بررسی ویژگی‌های هیدروژئوشیمیایی و طبقه‌بندی کیفی منابع آب زیرزمینی دشت هرزندات برای مصارف مختلف با استفاده از روش‌های هیدروشیمیایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

2 استاد هیدروژئولوژی، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

3 استادیار هیدروژئولوژی، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

چکیده

زمینه و هدف: در دشت هرزندات به دلیل کمبود بارندگی همواره یکی از چالش‌ها برای فعالیت‌های انسانی، کمبود منابع آب و یا نبود منابع مناسب است. هدف از این پژوهش بررسی هیدروژئوشیمی، نابهنجاری­های هیدروژئوشیمیایی و تعیین کاربری (مصارف مختلف شرب، کشاورزی و صنعت) آب­های زیرزمینی منطقه­ی مورد مطالعه است.
روش بررسی: با توجه به منابع محدود آبی در دشت هرزندات، 16 نمونه آب زیرزمینی از چاه­ها، چشمه­ها و قنوات جمع­آوری شده که نمونه­برداری و تجزیه و تحلیل شیمیایی آن­ها با روش­های استاندارد صورت گرفته است.
یافته‌ها: نتایج دیاگرام پایپر نشان می­دهد که تیپ آب شور در منابع آب زیرزمینی دشت هرزندات تیپ غالب می­باشد. محاسبه­ی شاخص اشباع کانی­های اصلی آب زیرزمینی، تعامل آب و سنگ و حالت اشباع و فوق اشباع بودن نسبت به کانی­های دولومیت، کلسیت و آراگونیت را نشان می­دهد. بر اساس طبقه­بندی کیفی انجام شده، آب­های منطقه­ی مورد مطالعه از نظر شرب در محدوده­ی متوسط تا کاملاً نامطبوع هستند و از نقطه نظر کشاورزی در رده­ی آب­های شور قرار گرفته و جهت آبیاری نامناسب هستند. از لحاظ مصارف صنعتی نیز برخی از منابع آب دارای خاصیت رسوب­گذاری و بخشی نیز خورنده هستند، ولی اکثر نمونه­های آب زیرزمینی دارای خصوصیت پوسته گذاری بوده و جهت مصارف صنعتی نامناسب می­باشند.
نتیجه گیری: نتایج این بررسی حاکی از آن است که اغلب آب­های کیفیت پایین از نظر شرب، کشاورزی و صنعت در بخش­های مرکزی و شمالی دشت وجود دارند. هم­چنین بر اساس نتایج حاصل از نمودار گیبس، فرآیندهایی مانند هوازدگی شیمیایی کانی­های تشکیل دهنده­ی سنگ و تبخیر بر روی کیفیت آب زیرزمینی دشت هرزندات مؤثر می­باشند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره نوزدهم،ویژه نامه شماره 5، تابستان1396

 

بررسی ویژگی­های هیدروژئوشیمیایی و طبقه­بندی کیفی منابع آب زیرزمینی دشت هرزندات برای مصارف مختلف با استفاده از روش­های هیدروشیمیایی

جمیل روزرخ [1]*

jamilrozrokh@yahoo.com

اصغر اصغری مقدم[2]

عطاالله ندیری[3]

تاریخ دریافت: 12/08/1393

تاریخ پذیرش:25/11/1393

چکیده

زمینه و هدف: در دشت هرزندات به دلیل کمبود بارندگی همواره یکی از چالش‌ها برای فعالیت‌های انسانی، کمبود منابع آب و یا نبود منابع مناسب است. هدف از این پژوهش بررسی هیدروژئوشیمی، نابهنجاری­های هیدروژئوشیمیایی و تعیین کاربری (مصارف مختلف شرب، کشاورزی و صنعت) آب­های زیرزمینی منطقه­ی مورد مطالعه است.

روش بررسی: با توجه به منابع محدود آبی در دشت هرزندات، 16 نمونه آب زیرزمینی از چاه­ها، چشمه­ها و قنوات جمع­آوری شده که نمونه­برداری و تجزیه و تحلیل شیمیایی آن­ها با روش­های استاندارد صورت گرفته است.

یافته‌ها: نتایج دیاگرام پایپر نشان می­دهد که تیپ آب شور در منابع آب زیرزمینی دشت هرزندات تیپ غالب می­باشد. محاسبه­ی شاخص اشباع کانی­های اصلی آب زیرزمینی، تعامل آب و سنگ و حالت اشباع و فوق اشباع بودن نسبت به کانی­های دولومیت، کلسیت و آراگونیت را نشان می­دهد. بر اساس طبقه­بندی کیفی انجام شده، آب­های منطقه­ی مورد مطالعه از نظر شرب در محدوده­ی متوسط تا کاملاً نامطبوع هستند و از نقطه نظر کشاورزی در رده­ی آب­های شور قرار گرفته و جهت آبیاری نامناسب هستند. از لحاظ مصارف صنعتی نیز برخی از منابع آب دارای خاصیت رسوب­گذاری و بخشی نیز خورنده هستند، ولی اکثر نمونه­های آب زیرزمینی دارای خصوصیت پوسته گذاری بوده و جهت مصارف صنعتی نامناسب می­باشند.

نتیجه گیری: نتایج این بررسی حاکی از آن است که اغلب آب­های کیفیت پایین از نظر شرب، کشاورزی و صنعت در بخش­های مرکزی و شمالی دشت وجود دارند. هم­چنین بر اساس نتایج حاصل از نمودار گیبس، فرآیندهایی مانند هوازدگی شیمیایی کانی­های تشکیل دهنده­ی سنگ و تبخیر بر روی کیفیت آب زیرزمینی دشت هرزندات مؤثر می­باشند.

واژه­های کلیدی: آب زیرزمینی، هیدروژئوشیمی، دشت هرزندات، طبقه­بندی کیفی.

 

 

 


Investigation of hydrogeochemical characteristics and qualitative classification of Harzandat plain groundwater resources for various purposes, using hydrochemical methods

 

JamilRozrokh[4]*

jamilrozrokh@yahoo.com

Asghar Asghari Moghaddam[5]

Ata Allah Nadiri[6]

 

Abstract

Background and Objective: Inadequency of water resources or lack of appropriate resources have been among the challenges for human activities in the Harzandat plain due to shortage of rainfall. The purpose of this study was to evaluate geochemistry and hydrogeochemical anomalies and to determine groundwater usage (different uses for drinking, agriculture and industry) in the study area.

Method: Due to the limited water resources in Harzandat plain, 16 groundwater samples were collected from wells, springs and qanats that sampling, and chemical analysis was carried out using standard procedures.

Findings: The results of the Piper diagram show that the dominant type of groundwater is saline water in Harzandat plain. Calculation of the saturation index shows the interaction between water and rock and the state of saturation and super saturation relative to dolomite, calcite and aragonite minerals. According to the qualitative classification, the water in the study area falls within the range of moderate levle, and from the agriculture view point it is brackish water and unsuitable for irrigation. For industrial uses, some of the water resources have incrustation properties and they are partly corrosive, but most of the groundwater samples taken from the study area had incrustation properties and were unsuitable for industrial purposes.

Conclusion: The results indicated the poor quality of drinking water, agriculture and industry in the central and northern parts of the plain. Also, based on the results from the Gibbs diagram, processes such as chemical weathering of mineral constituents of rock and evaporation influence the quality of groundwater in Harzandat plain. 

Keywords: Groundwater; Hydrogeochemistry; Harzandat plain; Qualitative classification.

 

مقدمه

 

در دسترس بودن منابع آب یکی از چالش های مهم زندگی بشری است. باران و برف که دارای املاح بسیار کم می­باشند در طی جاری شدن بر روی سطح زمین و یا پیوستن به آب­های زیرزمینی دچار تغییراتی می‌گردند. این تغییرات می‌تواند ناشی از واکنش آب با سنگ و یا تأثیرات حاصل از فعالیت‌های انسانی باشد (1). در سراسر جهان توسعه پایدار اقتصادی و اجتماعی بستگی به در دسترس بودن منابع آب پایدار دارد (2). مناسب بودن آب برای مصارف مختلف شرب، کشاورزی و صنعت با توجه به کیفیت آب تعیین می­شوند. کیفیت آب زیرزمینی به دلیل تغییر در شرایط مختلف از جمله شرایط آب و هوایی، مدت زمان ماندگاری آب در آبخوان، جنس سازندهای زمین­شناسی مسیر و غیره تغییر می­کند. باید به این مطلب توجه داشت که تمام فعالیت‌های انسانی در هر مکانی به طور مستقیم و یا غیر مستقیم در ارتباط با آب است و کمبود آب و تغییرات کیفی آب­های زیرزمینی ناشی از فعالیت­های طبیعی و انسانی بوده، بنابراین مطالعه و بررسی کیفی منابع آب جهت حفظ کیفیت آن­ها ضروری می­باشد. شناخت فرآیندهای هیدروژئوشیمیایی حاکم بر محیط می‌تواند به ما در شناخت فرآیندهای شیمیایی آب که بر کیفیت آب اثر می گذارند کمک اساسی نماید (3). این مطالعه بر روی آبخوان دشت هرزندات متمرکز شده است که یکی از آبخوان­های در معرض خطر می­باشد، بطوری­که سطح آب زیرزمینی در این آبخوان بطور قابل توجهی به علت برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی افت نموده است. ادامه این روند، علاوه بر کاهش کمیت می­تواند سبب کاهش کیفیت منابع آب زیرزمینی منطقه شود، بنابراین حفاظت و نظارت بر روی کیفیت و کمیت منابع آب زیرزمینی، اساسی­ترین عامل جهت محفوظ ماندن و از بین نرفتن آبخوان دشت هرزندات می­باشد. بیشتر روش­های به کار رفته در مطالعات کیفی آب زیرزمینی، روش­های گرافیکی هستند که نتایج حاصل از تجزیه­ی نمونه­های آب را توسط نمودارهای مختلفی مانند نمودارهای پایپر، شولر و ویلکوکس ارایه می­کنند (4). مطالعه­ای تحت عنوان هیدروشیمی و طبقه بندی منابع آب زیرزمینی محدوده­ی شهر Ishwardi در منطقه­ی Pabna در کشور بنگلادش، نشان می­دهد که در این محدوده­ی مطالعاتی مقدار غلظت ترکیبات قلیایی خاکی (Ca+², Mg+²) در منابع آب زیرزمینی این منطقه غالب و غلظت اسیدهای بیکربنات کم می­باشد که بر این اساس تیپ آب­های زیرزمینی در این حوضه تیپ منیزیم­-بیکربنات و کلسیم­-­کربنات طبقه بندی شده است. از نظر ژنزی آب­های زیرزمینی منطقه­ی مورد مطالعه به هر دو گروه کلراید نرمال، سولفات نرمال و کربنات نرمال تا گروه فوق کربنات تعلق دارد. براساس EC،SAR  و RC، آب­های زیرزمینی منطقه مورد مطالعه با داشتن خطر قلیایی پایین و خطر شوری متوسط برای مصارف کشاورزی از نظر کیفی خوب تا بسیار خوب متغیر می­باشند (5). هدف از این مطالعه بررسی شرایط هیدروژئولوژیکی آبخوان دشت هرزندات، تعیین انواع تیپ های آب، طبقه­بندی کیفی آب جهت مصارف مختلف (شرب، کشاورزی و صنعت)، تعیین عوامل مؤثر بر کیفیت آب زیرزمینی و توصیف تکامل شیمیایی آب­های زیرزمینی منطقه­­­­­ی مورد مطالعه می­باشد. به همین منظور از دشت هرزندات، اقدام به برداشت 16 نمونه‌ی آب شده و در ادامه به بررسی‌های دقیق­تر آن پرداخته می‌شود تا مشخص گردد کیفیت هر یک از منابع موجود در چه سطحی می‌باشند.

منطقه مورد مطالعه

دشت هرزندات یکی از دشت­های استان آذربایجان شرقی است و از نظر تقسیمات هیدرولوژیکی، قسمتی از حوضه آبریز خزر و زیر حوضه رودخانه ارس محسوب می­شود (شکل 1). مساحت کل این محدوده مطالعاتی حدود 347 کیلومتر مربع، وسعت دشت هرزندات 7/146 کیلومتر مربع و وسعت آبخوان دشت هرزندات 6/78 کیلومترمربع می­باشد. عبور راه­آهن تبریز­-­ جلفا و جاده آسفالته مرند­-­ جلفا از داخل دشت امکان دسترسی به محدوده­ی مورد مطالعه را امکان پذیر کرده است. مطالعات هیدرولوژی دشت هرزندات نشان می­دهد که منطقه­ی مورد مطالعه از نظر اقلیمی بر اساس اقلیم نمای آمبرژه، دارای اقلیم خشک و سرد بوده است (6)، بطوری­که به استناد خلاصه آمار ایستگاه پهناور و چرچر متوسط درجه حرارت سالانه این منطقه در سال آبی 90-1389، 4/12 درجه سانتی­گراد و بارندگی سالانه برابر 219 میلی متر می­باشد (7).

 

 

شکل1- موقعیت جغرافیایی و نقشه راه­های ارتباطی دشت هرزندات

Figure 1 - Geographical location and road map of the plain of Harzandat

زمین شناسی منطقه مورد مطالعه

 

منطقه مورد مطالعه که در شمال غربی واحد زمین ساختی البرز- آذربایجان قرار گرفته است، دارای روند عمومی با راستای شمال غربی­-­ جنوب شرقی می­باشد (8). فعالیت­های شدید ولکانیکی ترشیری از اواسط ائوسن آغاز می­گردد و همراه با نفوذ ولکانیک­های داسیتی الیگوسن وسعت زیادی از بخش شرقی و شمال شرقی منطقه مورد مطالعه را در بر می­گیرد. به علت چین خوردگی و گسل خوردگی شدید در منطقه، گسترش سیستم درزه و شکاف در برخی از سازندها خوب بوده است به گونه­ای که گسترش این سیستم و عوامل مؤثر دیگر باعث گسترش پدیده کارستی شدن در برخی از سازندهای آهکی و دولومیتی (سازند الیکا) در بخش شمالی و شمال شرقی دشت شده است. محدوده­ی مطالعاتی هرزندات از نظر چینه شناسی شامل رسوبات دونین تا عهد حاضر است و  دارای سازندهای الیکا (آهک و دولومیت)، شمشک (شیل سبز رنگ با میان لایه­هایی از ماسه سنگ) و جیرود (شیل با میان لایه­هایی از ماسه سنگ و سنگ آهک) می­باشد که در بخش شمالی دشت واقع شده­اند و غالباً منطقه­ی مورد مطالعه از توف، رسوبات پیروکلاستیک، آهک و رسوبات آبرفتی تشکیل شده است (9). سازند الیکا (آهک و دولومیت) و رسوبات آذرآواری از نظر تخلخل و نفوذ پذیری حایز اهمیت هستند (شکل 2).

 

 

شکل2- نقشه زمین شناسی منطقه مورد مطالعه

Figure 2- Geological map of the studied area

 

 

هیدروژئولوژی آبخوان دشت هرزندات

 

آبخوان دشت هرزندات، آبخوانی غیر همگن و آزاد می­باشد که در قسمت­های شمالی دشت به علت گسترش پهنه­های رسی، آبخوان محبوس تشکیل گردیده که گسترش آن کم بوده و از نظر منابع آبی فقیر می­باشد (9). بر اساس داده­های آماری سال آبی 91-1390 در دشت هرزندات، 15 حلقه چاه بهره­برداری عمیق، 14 حلقه چاه بهره­برداری کم عمق و تعداد 9 دهنه چشمه و 10 رشته قنات از طریق درزه و شکاف، منابع آب زیرزمینی منطقه را زهکشی می­کنند. هم­چنین در منطقه مورد مطالعه تعداد سه حلقه چاه اکتشافی همراه با 22 حلقه چاه پیزومتری، حفر و مورد آزمایش پمپاژ قرار گرفته­اند (شکل 3). بررسی سنگ کف آبخوان دشت هرزندات نشان می­دهد که در بیشتر نقاط دشت، جنس آن از نوع مارن و رسوبات رسی است که این سنگ کف در برخی از نقاط دشت در سطح زمین برون­زد دارد. بر اساس نقشه­های هم تراز سطح ایستابی مشخص گردید که جهت جریان آب زیرزمینی از حاشیه جنوب شرقی به طرف شمال دشت می­باشد. تنها منبع تأمین آب شرب دشت هرزندات منابع آب زیرزمینی می­باشد. افزایش بی­رویه برداشت از منابع آب زیرزمینی و کمبود بارندگی در چند سال اخیر باعث افت شدید سطح آب زیرزمینی شده است، به گونه­ای که در 10 سال گذشته (1390-1380) به­طور متوسط سطح آب زیرزمینی به میزان 3/2 متر افت کرده است، از این رو دشت هرزندات از سال 1381 به بعد دشت ممنوعه اعلام گردید (7).

 

 

 

 

شکل3- نقشه منابع آب زیرزمینی دشت هرزندات بر روی نقشه رقومی شده ارتفاع منطقه­ی مورد مطالعه

Figure 3- Map of Groundwater Resources of Harzandat Plain on a Digitalized Map of the Study Area Height

مواد و روش‌ها


نمونه برداری و آزمایش نمونه­ها

روش­ها و مراحل انجام کار در دو بخش عملیات صحرایی و تجزیه و تحلیل داده­های اندازه­گیری شده، ارایه شده­اند. لذا برای رسیدن به یک ایده­ی مناسب، با توجه به محدود بودن منابع آب موجود در منطقه از اطلاعات منابع آبی 16 نمونه‌ی آب چاه‌ها، چشمه‌ها و قنوات برداشت شده در مهر ماه سال 1392 استفاده شد که موقعیت آن­ها در شکل شماره (3) نشان داده شده است. پارامترهای کیفی مورد نظر آب که شامل کاتیون­ها و آنیون­های اصلی و نیترات می­باشند، توسط روش­های استاندارد (10) برای نمونه­های آب زیرزمینی برداشت شده، در آزمایشگاه آب­شناسی دانشگاه تبریز اندازه­گیری شده­اند. تعیین غلظت عناصر کلر، کلسیم و منیزیم، کربنات و بی­کربنات به روش تیتراسیون، تعیین غلظت عناصر نیترات و سولفات با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری مدل Spectro 40 و تعیین غلظت عناصر سدیم و پتاسیم با استفاده از دستگاه Flame Fotometer مدل 410 ساخت کارخانه شرود صورت گرفته است. اندازه‏گیری pH توسط دستگاه pH سنج ساخت کارخانه تستو در صحرا و نیز در آزمایشگاه انجام شده است. دقت این pH سنج 001/0 می­باشد. قبل از اندازه‏گیری، دستگاه توسط محلول­های بافر آمونیاکی با pH حدود 4 و 7 کالیبره شد، علاوه بر این هدایت الکتریکی ([7]EC) و کل موادجامد محلول ([8]TDS) نمونه­ها نیز اندازه گیری گردیدند. سختی کل ([9]TH)، نسبت جذب سدیم ([10]SAR) و درصد سدیم (%Na) از روی دیگر پارامترهای اندازه گیری شده، محاسبه شدند. تعادل یونی برای نمونه­ها، محاسبه که این مقدار برای تمام نمونه­ها کمتر از 5 % بود. بر این اساس، نتایج آنالیزها قابل قبول و قابل اعتماد برآورد شد. هم­چنین در این پژوهش، از روش آماری ضریب همبستگی و روش­های هیدروشیمیایی مانند نمودارهای پایپر، شولر، ویلکوکس، گیبس و شاخص­های اشباع برای تحلیل کیفیت شیمیایی آب زیرزمینی استفاده شد. لذا برای تجزیه و تحلیل داده­ها، رسم نقشه­ها و دیاگرام­ها از نرم افزارهای Aquachem 4.0 ، Water Stability Analyzer ، PHREEQC 2.18، SPSS V.19 و Arc GIS 9.3 استفاده گردید.

نتایج و بحث

توصیف شیمیایی نمونه‌ها

جدول (1) مقادیر آماری پارامترهای کیفی نمونه­های آب را نشان می­دهد که غلظت­های نیترات، سولفات و کلرور در منابع آب این منطقه یافت شده است که بر اساس حداکثر غلظت قابل قبول این یون­ها در منابع آب که توسط سازمان بهداشت جهانی تعریف شده است بیش از حد مجاز استاندارد بوده که بیشترین حد مجاز استاندارد برای نیترات تقریباً 50 میلی­گرم بر لیتر و برای سولفات 250 میلی­گرم و کلرور نیز 250 میلی­گرم بر لیتر می­باشد (11). از نظر سازمان بهداشت جهانی، pH قابل قبول برای آب شرب در بازه 8-5/6 قرار دارد. در این منطقه تنها دو نمونه­ی 2 و 3 با مقادیری به­ترتیب معادل 35/6 و 4/6، پایین­تر از این بازه قرار می‌گیرند. مقادیر pH منابع آب­زیرزمینی دشت هرزندات از 35/6 تا 8/8 متغیر و مقدار میانگین آن­ها معادل 76/7 می‌باشد (جدول1). با توجه به این مطالب می‌توان مشاهده نمود که بیشتر نمونه‌ها دارای pH در حدود قلیایی می‌باشند. این امر می‌تواند در نتیجه­ی آلودگی‌های انسانی ایجاد شده در روستاهای اطراف دشت هرزندات باشد که در بالا دست محل نمونه­برداری واقع شده­اند. هم­چنین در مورد سایر نمونه‌ها که دارای pH در حدود خنثی هستند نیز می‌توان گفت که به دلیل این­که در منطقه به حد کافی ترکیبات دارای کربنات کلسیم وجود دارد pH در حدود 7 باقی مانده است.

 بر اساس نظر سازمان بهداشت جهانی مقدار پتاسیم موجود در آب شرب باید کمتر از 200 میلی‌گرم بر لیتر باشد. حدود پتاسیم در نمونه‌ها از 6/0 تا 5/38 میلی‌گرم بر لیتر متغیر  که کمتر از حدود استاندارد است. این امر به خاطر نبود یا کمبود سازندهای پتاسیم­دار در طبیعت و تمایل پتاسیم به ثابت شدن توسط کانی‌های رسی می‌باشد (12 و 13). برای سایر یون‌ها و عناصری که غلظت آن­ها از حدود استاندارد سازمان بهداشت جهانی بیشتر شده‌اند، شرایط به شرح زیر می‌باشد:


جدول 1- توصیفات آماری پارامترهای کیفی برای 16 نمونه آب­زیرزمینی

Table 1-- Statistical Descriptions of Quality Parameters for 16 Groundwater Samples

انحراف معیار

میانگین

بیشینه

کمینه

واحد

پارامترها

2/566

6/562

43/1849

99/22

(ppm)

Cl‾

9/458

4/574

1480

34

(ppm)

SO4‾²

3/15

1/11

2/43

0

(ppm)

CO3‾²

4/384

5/518

8/1878

48/224

(ppm)

HCO3

73/9

75/8

5/38

6/0

(ppm)

K+

1/515

8/557

1960

57

(ppm)

Na+

6/61

14/56

28/233

72/9

(ppm)

Mg+²

3/146

174

96/384

4/14

(ppm)

Ca+²

8/0

76/7

8/8

35/6

-

pH

3/2202

81/2987

7600

510

(µs/cm)

EC

5/1945

4/2463

73/7461

6/469

(ppm)

TDS

82/5

75/8

07/22

7/1

-

SAR

1/544

669

3/1894

05/117

(mg/l.CaCo3)

TH

12

61

77

7/37

-

%Na

47

6/30

191

75/4

(ppm)

NO3

 

 

 

استاندارد یون سولفات 400 میلی‌گرم بر لیتر است که نصف نمونه­ها دارای مقادیری کم­تر و نصف دیگر نمونه­ها دارای مقادیری بیشتر از این حد می‌باشند. حد استاندارد یون سدیم 200 میلی‌گرم بر لیتر می‌باشد که تنها نمونه­های شماره 6، 12، 11 و 7 دارای مقادیری پایین­تر از این حد می‌باشند. حد استاندارد یون کلسیم 200 میلی‌گرم بر لیتر است که تقریباً نصف نمونه­ها دارای مقادیری کم­تر و نصف دیگر نمونه­ها دارای مقادیری بیشتر از این حد می‌باشند. حد استاندارد یون منیزیم 150 میلی‌گرم بر لیتر بوده که تنها نمونه­ی شماره 8 دارای مقادیری بالاتر از این حد است. با توجه به وجود سازندهای تبخیری موجود در منطقه و نیز وجود سازندهای حاوی کربنات­های کلسیم و منیزیم، این لیتولوژی­ها تأثیر مستقیمی بر روی یون­های نام برده داشته­اند و باعث شده­اند که از کیفیت آب کاسته شود. با توجه به فراوانی یون­ها می­توان مشاهده نمود که سازندهای کربناته در منطقه­ی مورد مطالعه به وفور دیده نمی­شوند و از آن­جایی­که منطقه، منطقه خشک و سرد محسوب می‌شود دارای سازندهای تبخیری بوده، بطوری­که از زون تغذیه تا زون تخلیه مقدار یون­های کلر و سدیم افزایش پیدا می­کند. بر این اساس زون تغذیه در منطقه­ی مورد مطالعه شامل ارتفاعات شرقی و غربی محدوده مطالعاتی می­باشد.

ضریب همبستگی و نسبت­های یونی

ضریب همبستگی بین پارامترهای هیدروشیمیایی در جدول (2) نشان داده شده است. سطح اهمیت تمام پارامترها در جدول (2) کوچکتر از 5 % می باشد. با توجه به جدول (2) میزان همبستگی بین سدیم و کلر (941/0)، همبستگی بین سدیم و پتاسیم (797/0) و همبستگی بین پتاسیم و کلر (648/0) بسیار بالا بوده که می‌تواند نشان از یکی بودن منشأ آن­ها باشد.


 

 

 

 

جدول 2- ضریب همبستگی بین پارامترهای شیمیایی نمونه­های آب زیرزمینی

Table 2- Correlation Coefficient between Chemical Parameters of Groundwater Samples

 

 

یون کلر یونی است که به خاطر تأثیر­پذیری کم از عوامل شیمیایی و بیولوژیکی در یک محیط طبیعی، عامل قابل اعتمادی برای بررسی واکنش بین سنگ و آب به حساب می‌آید (14). به طور معمول یون کلرید از نهشته‌ها و واحدهای تبخیری منشأ می‌گیرد. با توجه به جدول (2) می‌توان مشاهده نمود که ضریب همبستگی میان یون­های سدیم و کلر با TDS، بیش از 9/0 می‌باشد. در این میان همبستگی بالای میان هر یک از عوامل کلر و سدیم با TDS نشان می‌دهد که منشأ اصلی یون­های فوق، می‌تواند هالیت محلول شده در آب ‌باشد. بسیاری از کانی‌های سیلیکاته در آبخوان به صورت دانه‌های بسیار ریز (اکثراً به صورت دانه‌های رسی) می‌باشند و این امر باعث می‌گردد که فرآیند هوازدگی این کانی‌ها راحت­تر صورت گیرد. هوازدگی کانی‌های سیلیکاته نیز به صورت عامل مؤثری بر روی pH عمل نموده و آن را افزایش می‌دهد.  به طور مثال برای هوازدگی کانی آلبیت  پروتون آزاد  مصرف می‌شود که باعث افزایش pH می‌گردد، هم­چنین طی این واکنش مقدار یون سدیم محلول در آب نیز افزایش می‌یابد.

با استفاده از نسبت  می‌توان به منشأ سدیم محلول پی برد، بدین صورت که اگر مقدار این نسبت در حدود یک باشد منشأ سدیم از انحلال هالیت یا نمک طعام و اگر این نسبت بزرگتر از یک باشد، سدیم محلول در منابع آب، حاصل هوازدگی سیلیکات‌های دارای سدیم است (15). مقدار نسبت سدیم به کلر در منابع آب زیرزمینی آبخوان دشت هرزندات از 8/0 تا 7/4 متغیر می‌باشد. با توجه به این مقادیر، مقادیر بزرگتر از یک می‌تواند نشان دهنده­ی منشأ سدیم در منابع آب منطقه­ی مورد مطالعه در اثر عواملی چون آبیاری، فعالیت‌های انسانی و یا هوازدگی سیلیکات‌ها باشد. در سنگ شناسی منطقه­ی مورد مطالعه سازندهای تبخیری و سازندهای دارای سیلیکات سدیم و کلسیم که در حال هوازدگی باشند وجود دارد. با مشاهده همبستگی بالای میان سولفات و TDS (908/0) و هم­چنین همبستگی میان سولفات و کلسیم (924/0) می‌توان به این نتیجه دست یافت که یون سولفات می‌تواند حاصل انحلال ژیپس ‌باشد. از آن­جایی­که کلسیم و منیزیم دارای همبستگی پایینی (513/0) هستند، بنابراین به احتمال زیاد منشأ آن­ها یکی نمی­باشد. میزان نسبت  برای نمونه‌های برداشت شده بین 28/0 تا 8/19 متغیرمی‌باشد. این تغییرات با توجه به فراوانی سازندهای دولومیتی و آهکی و هم­چنین حضور کانی‌های فرومنیزیت سالم و هوازده در سازندهای ماسه سنگی قابل توجیه است.

بررسی تیپ آب­های زیرزمینی با استفاده از دیاگرام پایپر

تیپ­های هیدروژئوشیمیایی آب زیرزمینی آبخوان دشت هرزندات حاصل از چاه­های پمپاژ، چشمه­ها و قنات­ها در دیاگرام پایپر رسم و در شکل (4) نشان داده شده است. بر اساس این دیاگرام، تیپ­های متفاوت تشخیص داده شده حاصل از آب­های زیرزمینی نمونه برداری شده در نقاط مختلف دشت هرزندات، در 2 زون تقسیم شده است (زون C و E). آنیون­های سولفات و کلرید و کاتیون­های سدیم و پتاسیم در زون C یون­های غالب می باشند. زون E نشان­دهنده­ی یک زون اختلاط می­باشد، یعنی در این زون هیچ آنیون یا کاتیون غالبی وجود ندارد (16). بیشترین نمونه­های آب زیرزمینی در زون C، قرار گرفته­اند یعنی زونی که بر خلاف زون E، می توان تیپ آب زیرزمینی را برای آن­ها مشخص نمود. بیشتر نمونه­های آب زیرزمینی که در زون C قرار گرفته­اند، زونی با تیپ آبی از نوع سولفات - کلرات (سدیم و پتاسیم)، ممکن است از انحلال هالیت و یا تعویض یونی یا هردوی آن­ها منشأَ گرفته باشند (17). دیاگرام پایپر نشان می­دهد که تیپ آب شور در منابع آب زیرزمینی دشت هرزندات تیپ غالب می­باشد.

 

 

 

 

شکل 4- دیاگرام پایپر برای نمونه­های آب زیرزمینی دشت هرزندات

Figure 4- Piper diagram for groundwater samples of Hazandat Plain

 

 

تغییرات شاخص اشباع شدگی (SI) کانی­های اصلی در منابع آب

محاسبه شاخص اشباع کانی­های مختلف به منظور توصیف تکامل شیمیایی آب­های زیرزمینی صورت می­گیرد. با استفاده از روش محاسبه­ی شاخص اشباع می­توان به پیش­بینی واکنش­های کانی­شناسی زیرسطحی با آب زیرزمینی، بدون جمع­آوری نمونه­های خاک و سنگ و تجزیه و تحلیل­های پتروگرافی پرداخت (18). شاخص اشباع شدگی به صورت  بیان می‌شود که IAP میزان فعالیت کانی مورد نظر و Kt ثابت انحلال پذیری پایدار است. اگر آب دقیقاً در سر حد اشباع باشد، مقدار SI برابر صفر خواهد بود. SI مثبت نشان دهنده فوق اشباع بودن کانی در آب بوده و تمایل به ته نشینی آن کانی را نشان می‌دهد و در مقابل SI منفی نشان دهنده زیر حد اشباع بودن کانی در آب و تمایل آن به انحلال می‌باشد (19). به منظور محاسبه شاخص اشباع شدگی با استفاده از نرم افزار PHREEQC 2.18، اقدام به انجام محاسبات گردیده که نتایج حاصل از آن در شکل (5) آمده است. با توجه به شکل (5) می‌توان مشاهده نمود که در میان ترکیباتی چون کلسیت، ژیپس، دولومیت، آراگونیت، انیدریت و هالیت، مقادیر مربوط به دولومیت، کلسیت و آراگونیت در نمونه‌ها مثبت می‌باشند و این بدین معناست که این ترکیبات در نمونه‌های مذکور به حد اشباع و یا تعادل و فوق اشباع رسیده­اند و ممکن است پدیده رسوب­گذاری در محیط رخ بدهد. در صورتی که مقادیر شاخص اشباع ژیپس، هالیت و انیدریت نشان می­دهد که این کانی­ها نسبت به آب زیرزمینی کل منطقه غیر اشباع هستند و علت این امر محدود بودن کانی­های سولفاته و کلروره در سازندهای منطقه می­باشد. شاخص اشباع شدگی کانی­های ژیپس، هالیت و انیدریت نمونه­ها، تغییرات بسیار گسترده­تری را نشان داده در حالی که دیگر کانی­ها تغییرات اندکی را در آب از خود بروز می­دهند.


 

شکل 5- شاخص اشباع شدگی کانی­های اصلی در نمونه­های آب

Figure 5- Index of saturation of the main minerals in water samples

 

 

بررسی کیفیت آب­های زیرزمینی از نظر مصارف شرب

مشخص کردن کیفیت آب از آن جهت دارای اهمیت است که بر روی فعالیت­های انسانی هم­چون مصارف خوراکی، کشاورزی، صنعتی و حتی توریستی نیز تأثیر­گذار خواهد بود. به همین منظور پارامترهای فیزیکی و شیمیایی منابع آب به عنوان مقادیر استاندارد برای مصارف شرب و بهداشتی ارایه گردیده است. فعالیت­های انسانی نیز می­توانند بر میزان فراوانی کاتیون­ها و آنیون­ها تأثیرگذار باشند (20). بر اساس استاندار ارایه شده توسط سازمان بهداشت جهانی، آب­هایی با مقدار TDS کمتر از 300 میلی‌گرم بر لیتر آب با کیفیت بسیار خوب، با مقداری در حدود 600-300 خوب، 900-600 قابل قبول، 1200-900 ناسالم و با مقادیر بزرگ­تر از 1200 میلی‌گرم بر لیتر غیر قابل قبول ارزیابی می­شوند (11). بر این اساس از میان نمونه‌های آب زیرزمینی برداشت شده از دشت هرزندات سه نمونه در بازه خوب و سه نمونه در بازه ناسالم قرار می‌گیرند و بقیه نمونه‌ها در بازه غیر قابل قبول قرار دارند. سختی آب بیشتر به یون‌های فلزی دو ظرفیتی مانند کلسیم و منیزیم بستگی دارد که در آب‌های زیرزمینی فراوان­تر می‌باشند. میزان سختی آب‌ها معمولاً بر اساس زیر تقسیم بندی می‌شوند (21): مقادیر 75-0 نرم، مقادیر 150-75 نسبتاً ملایم، 300-150 سخت و مقادیر بیشتر از 300 آب‌های بسیار سخت می­باشند. بر این اساس میزان سختی نمونه‌های برداشت شده در بازه 05/117 تا 3/1894 قرار می‌گیرند و میانگین آن­ها برابر با  01/ 669  میلی گرم بر لیترکلسیم کربنات می­باشد و با توجه به دسته بندی ارایه شده دو نمونه­ی 11 و 12 در محدوده نسبتاً ملایم و سه نمونه­ی 3، 6 و 13 در محدوده سخت قرار می‌گیرند و سایر نمونه‌ها در دسته بسیار سخت دسته بندی می‌شوند. برای تعیین مناسب بودن آب شرب، دیاگرام­های مختلفی نیز ارایه شده است که از این میان دیاگرام شولر در مورد آب‌های شرب در هیدروژئولوژی به شکل وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بر این اساس و با توجه به شکل6، می‌توان مشاهده نمود که تنها سه نمونه­ی 11، 12 و 6 دارای کیفیت خوب می‌باشند و بقیه نمونه‌ها کیفیتی از متوسط تا کاملاً نامطبوع دارند. سه نمونه مذکور در ارتفاعات غربی و شمال شرقی دشت هرزندات قرار گرفته­اند که دو نمونه 11 و 12 به صورت چشمه بوده و نمونه شماره 6 چاهی با عمق کم در منطقه تغذیه می­باشد.


 


 

شکل6- دیاگرام شولر رسم شده برای نمونه‌های آب برداشت شده از دشت هرزندات

Figure 6- Schoeller diagram drawn for water samples taken from the plain of Harzandat

 

 

بررسی کیفیت آب­های زیرزمینی از نظر مصارف کشاورزی

کیفیت آب برای کشاورزی و آبیاری به میزان یون سدیم و مقدار کل نمک محلول در آب بستگی دارد. میزان جذب آب گیاهان از خاک به وسیله خاصیت اسمزی و فشار اسمزی صورت می­گیرد و میزان نمک محلول بر روی آن و در نتیجه رشد گیاهان تأثیر­گذار خواهد بود (13). هم­چنین غلظت بالای سدیم بر روی تبادل کاتیونی خاک تأثیر گذاشته و نفوذ پذیری خاک را کم می‌نماید (21). از نسبت جذب سدیم (SAR) به منظور نشان دادن میزان تأثیرگذاری شوری آب برای آبیاری استفاده می‌گردد. به طور معمول برای نشان دادن خطر شوری آب برای آبیاری از SAR بهره گرفته می­شود (13, 22). نحوه محاسبه SAR با استفاده از رابطه زیر می‌باشد:

 (1)                                                                                                                                                                    

          مقادیر غلظت یون‌های فوق به صورت میلی اکی‌ والان بر لیتر در محاسبات باید لحاظ گردد. محدوده­ی SAR‌های محاسبه شده برای نمونه­های آب زیرزمینی منطقه­ی مورد مطالعه، بین مقادیر 7/1 تا 07/22 متغیر می‌باشد و بر این اساس مشخص گردید که چهار نمونه­ی W4، Qt5،  W9و W14 در گروه S2 قرار می­گیرند که دارای خطر قلیاییت متوسط بوده و دارای کیفیت مناسب برای کشاورزی می­باشند. هم­چنین نمونه­ی W16 در گروه S3 قرار گرفته که دارای خطر قلیاییت زیاد بوده و قلیاییت خاک را به حد زیان­آوری می­رساند و بقیه­ی نمونه­ها در گروه S1 قرار می­گیرند که نشان­دهنده­ی وضعیت مناسب آب زیرزمینی از نظر جذب سدیم و کیفیت مناسب آب جهت مصارف کشاورزی می­باشد.

به منظور تعیین کیفیت شیمیایی آب جهت مصارف کشاورزی در منطقه­ی مورد مطالعه از دیاگرام ویلکوکس استفاده گردید. این دیاگرام به 16 رده تقسیم شده که رده C1S1 بهترین کیفیت و نمونه­های رده C4S4 پایین­ترین کیفیت را برای مصارف کشاورزی دارند (16). شکل 7 دیاگرام ویلکوکس را برای نمونه­های منطقه­ی مورد مطالعه نشان می­دهد. بر اساس شکل 7، نمونه­های مورد نظر در 6 رده، C2S1، C3S1، C3S2، C4S2، C4S3 و C4S4 قرار می­گیرند. با توجه به توزیع نمونه­ها در دیاگرام ویلکوکس مشاهده می­شود که کمتر از 45 درصد نمونه­ها در محدوده­های C2S1 و C3S1 قرار می­گیرند که دارای کیفیت خوب تا مجاز می­باشند. بقیه­ی نمونه­ها در کلاس­های دیگر قرار دارند که از کیفیت پایینی جهت کشاورزی برخوردارند.

 

 


 

شکل7- نمودار ویلکوکس ترسیم شده برای نمونه‌های آب زیرزمینی دشت هرزندات

Figure 7- The Wilcox chart plotted for groundwater samples of the Harzandat Plain

   

 

بررسی کیفیت آب زیرزمینی برای مصارف صنعتی

 

معیار کیفیت آب برای مصارف صنعتی به نوع صنعت، فرآیندها و محصولات بستگی دارد. آب مورد استفاده در دیگ­های بخار[11]  باید فاقد مواد معلق بوده و TDS پایین داشته باشد. در دیگ­های بخار فشار پایین می­توان آب با TDS تا حد 5000 میلی­گرم بر لیتر و سختی CaCO3 تا حد 80 میلی گرم بر لیتر را به کار برد، در حالی که در دیگ­های بخار فشار بالا، TDS باید کمتر از 50 میلی گرم بر لیتر و سختی CaCO3 کمتر از 1 میلی گرم برلیتر باشد. بنابراین تصفیه­ی آب قبل از استفاده در دیگ­های بخار فشار بالا ضروری است (23).

با توجه به پارامترهای موجود از جمله قلیاییت و اسیدیته می­توان وضعیت آب را از نظر خورندگی یا پوسته گذار بودن بررسی نمود. یکی از پارامترهایی که جهت خورندگی و پوسته­گذاری آب در نظر گرفته می­شود ضریب اشباعیت (شاخص لانژلیه) است، زیرا چنان­چه کربنات کلسیم در آب اشباع گردد مانع از خوردگی می­شود. رابطه آن به صورت زیر می­باشد:

 (2)                                                                                                          

Ie: شاخص لانژلیه

pH :pHa اندازه گیری شده

pHs: pH محاسبه شده در شرایط اشباع از کربنات کلسیم (pHs= PALK+ PCa+ C)

اگر شاخص اشباعیت Ie مثبت باشد، حالت پوسته­گذار و اگر میزان آن منفی باشد نشان دهنده­ی حالت خورندگی آب است. هم­چنین اگر Ie= 0 باشد، آب حالت خنثی دارد (22). جدول (3) وضعیت نمونه­های آب زیرزمینی منطقه­ی مورد مطالعه را برای مصارف صنعتی نشان می­دهد.

 

 

 

جدول3- بررسی کیفیت آب جهت مصارف صنعتی

Table 3- Water quality assessment for industrial use

کیفیت آب برای مصارف صنعتی

pH-pHs

pH

pHs

ضریب C

Ca (mg/L)

قلیاییت بر حسب

 CaO(mg/L)

نمونه

رسوب­گذار

87/0

86/7

98/6

31/11

6/102

96/204

W1

خورنده

46/0-

35/6

81/6

31/11

26/104

68/297

W2

خورنده

85/0-

4/6

25/7

29/11

5/54

08/200

W3

رسوب­گذار

7/1

1/8

39/6

32/11

6/240

2/348

W4

رسوب­گذار

11/2

4/8

28/6

33/11

8/320

4/345

Qt5

خورنده

19/1-

5/6

69/7

28/11

87/28

76/131

W6

رسوب­گذار

52/0

8

48/7

29/11

1/40

04/161

Sp7

رسوب­گذار

48/1

85/7

36/6

33/11

9/368

88/248

W8

رسوب­گذار

68/1

2/8

51/6

32/11

3/290

6/219

W9

رسوب­گذار

12/1

8

88/6

30/11

93

38/282

Qt10

رسوب­گذار

89/0

8/8

9/7

28/11

04/16

24/148

Sp11

رسوب­گذار

81/0

71/8

89/7

28/11

4/14

7/167

Sp12

رسوب­گذار

42/1

75/8

32/7

28/11

3/35

48/255

Qt13

رسوب­گذار

11/1

74/7

62/6

33/11

8/320

6/158

W14

رسوب­گذار

93/0

2/7

27/6

34/11

9/384

305

W15

رسوب­گذار

5/1

3/7

8/5

34/11

9/368

4/939

W16

 

 

همان­گونه که در جدول (3) مشخص شده است، بر اساس نتایج آنالیز شیمیایی 16 نمونه از منابع آب زیرزمینی دشت هرزندات و استفاده از نرم افزارهای Water Stability Analyzer و Aquachem 4.0 جهت تعیین کیفیت نمونه آب­های زیرزمینی دشت هرزندات جهت مصارف صنعتی، همه آب­های موجود در منطقه­ی مورد مطالعه از نظر مصارف صنعتی دارای محدودیت بوده، به­طوری­که اکثر آب­ها یا دارای خاصیت خورندگی می­باشند، که موجب از بین رفتن مواد فلزی می­شوند و یا رسوب­گذارند که موجب گرفتگی لوله­های مشبک و... در جدار چاه­های منطقه می­شوند (24). همان­طور که مشاهده می­شود، اکثر نمونه­های آب زیرزمینی منطقه­ی مورد مطالعه دارای خصوصیت پوسته گذاری هستند و برای مصارف صنعتی نامناسب می­باشند.

مکانیسم­های کنترل کننده شیمی آب زیرزمینی

گیبس مدلی را جهت بررسی مکانیسم­های کنترل کننده­ی شیمی آب­ها و شناخت تکاملی آن­ها، بر مبنای پارامترهای TDS، Na+/(Na++Ca2+) و Cl-/(Cl-+HCO3-) با استفاده از جمع آوری و آنالیز نمونه­های نقاط مختلف دنیا ارایه نمود. نمودارهای گیبس که نسبت­های یونی Na+/(Na++Ca2+) و Cl-/(Cl-+HCO3-) را به عنوان تابعی از کل مواد جامد محلول (TDS) نمایش می­دهند، در بسیاری از موارد جهت تعیین تأثیر فرآیندهای مؤثر مانند تبخیر، بارش و هوازدگی سنگ بر شیمی تشکیل دهنده­های محلول (آب) به طور گسترده استفاده می­شوند (25). در این مدل در نمونه­های دارای نسبت Na/(Na+Ca) بالا و TDS پایین، ریزش­های جوی بیشترین تأثیر را بر روی شیمی آب­های منطقه دارند. نسبت Na/(Na+Ca) پایین و TDS بین  mg/l1000-100 نشانگر تأثیر فرآیندهای هوازدگی سنگ­ها و در صورت افزایش هر دوی این مقادیر به ترتیب نشانگر تأثیر تبخیر و تأثیر آب­های شور، به عنوان عامل اصلی کنترل کننده شیمی آب محسوب می­شوند (26). شکل (8) موقعیت نمونه­ها و محدوده­ی مکانیسم­های کنترل کننده­ی کیفیت آب زیرزمینی دشت هرزندات را بر روی نمودار گیبس نشان می­دهد. توزیع نمونه­ها بر روی نمودار گیبس نشان می­دهد که هوازدگی شیمیایی کانی­های تشکیل دهنده سنگ و تبخیر بر روی شیمی (کیفیت) آب زیرزمینی مؤثر می­باشند. تبخیر، شوری را از طریق بالا بردن مقادیر Na+ و Cl- در رابطه با افزایش TDS افزایش می­دهد. هم­چنین اقلیم خشک و سرد، شیب آرام، نبود شرایط زهکشی خوب و زمان ماندگاری زیاد آب زیرزمینی در کیفیت آب زیرزمینی نقش مهمی دارند. به طور عمده تبخیر که غلظت­ یون­های ایجاد شده را از طریق هوازدگی شیمیایی افزایش می­دهد، موجب بالا رفتن شوری می­گردد. فعالیت­های انسانی (کودهای کشاورزی و جریان­های آب برگشتی) نیز از طریق افزایش مقادیر یون­های Na+ و Cl- و نهایتاً افزایش TDS بر روی تبخیر مؤثر می­باشند. اقلیم­های خشک و سرد سیستم­های آب زیرزمینی را تحت تأثیر فرآیند تبخیر قرار می­دهند، بنابراین در طی فصول پر آبی، آب­های تغذیه کننده عمدتاً به سبب شستشوی تبخیری­ها (نمک­ها) باعث افزایش غلظت یون­های تشکیل دهنده­ی آب زیرزمینی می­شوند (27) و با توجه به این که  آب و هوای منطقه طبق طبقه­بندی اقلیمی آمبرژه، دارای اقلیم خشک و سرد است، در نتیجه تیپ غالب در منابع آب زیرزمینی دشت هرزندات تیپ آب شور خواهد بود.

 

 

 

 

شکل8- موقعیت نمونه­ها و محدوده مکانیسم­های کنترل کننده کیفیت آب زیرزمینی روی نمودار گیبس

Figure 8- The location of samples and the range of groundwater quality control mechanisms on the Gibbs chart

 

نتیجه­گیری

 

بر اساس نتایج حاصل از آنالیز نمونه‌های آب زیرزمینی دشت هرزندات و دیاگرام پایپر می‌توان مشاهده نمود که در دشت هرزندات دو تیپ آبی وجود دارد. این تیپ‌های آب به ترتیب فراوانی عبارتند از: 11 نمونه دارای تیپ آب سولفات – کلراته (سدیم – پتاسیم)، 1 نمونه (نمونه شماره 12) دارای تیپ آب کربنات- بی­کربناته (کلسیم- منیزیم) و بقیه نمونه­ها (4 نمونه) در زون اختلاط قرار دارند و به­طور کلی تیپ آب شور در منابع آب زیرزمینی دشت هرزندات تیپ غالب می­باشد.

با محاسبه شاخص اشباع کانی­های اصلی و تأثیرگذار، میزان انحلال کانی­های موجود در سازندهای زمین­شناسی دشت هرزندات مشخص گردید. با توجه به بیشتر بودن شاخص اشباع کانی­های دولومیت، کلسیت و آراگونیت نسبت به دیگر کانی­ها، تأثیر سازندهای میوسن و پلیوسن با محتوای کنگلومرای قرمز، ماسه، آهک، مارن و قطعات آتشفشانی و آندزیتی ائوسن بین آن­ها، بر آب زیرزمینی مشخص می­شود.

در میان تمام نمونه‌های برداشت شده از منابع آب زیرزمینی دشت هرزندات چشمه­های شماره (11) و (12) واقع در ارتفاعات غربی منطقه مورد مطالعه و نزدیک به منطقه تغذیه و چاه عمیق شماره (6) که در مناطق آهکی، حفر شده و آب شرب روستای عریان تپه را تأمین می­کند، دارای مقادیری استاندارد برای تمام پارامترها بوده و از کیفیت مناسبی برخوردار می­باشند، به­طوری­که بر اساس نمودار شولر در رده خوب و مناسب قرار می‌گیرند. هم­چنین این سه نمونه بر طبق نمودار ویلکوکس برای مصارف کشاورزی دارای کیفیتی خوب تا مجاز ارزیابی شدند و این در حالی است که سایر نمونه‌ها دارای کیفیت مناسبی نبودند، زیرا با توجه به وجود سازندهای تبخیری در منطقه، آب‌هایی که در تماس بیشتری با سازندهای منطقه قرار دارند، حاوی مقادیر بیشتری از مواد محلول و در نتیجه دارای یون‌های سدیم و کلر بیشتری می­باشند. علاوه بر این می‌توان به این نتیجه رسید که تنها عامل ایجاد یون سدیم در آب‌های منطقه انحلال سازندهای تبخیری نبوده بلکه هوازدگی و انحلال مواد حاصل از آن مقدار این یون را در آب‌های منطقه افزایش‌ می‌دهد.

هم­چنین طبقه­بندی آب­ها از نظر مصارف شرب، کشاورزی و صنعت نشان داد که بر اساس دیاگرام شولر منابع آب زیرزمینی منطقه از نظر شرب در محدوده متوسط تا کاملاً نامطبوع قرار می­گیرند و بر اساس دیاگرام ویلکوکس نمونه آب­ها در کلاس­های C2S1، C3S1، C3S2، C4S2، C4S3 و C4S4 قرار می­گیرند که بر این اساس این آب­ها جهت آبیاری زمین­های زراعی نامناسب هستند. از نظر مصارف صنعتی نیز، برخی از منابع دارای خاصیت رسوب­گذاری بوده و بخشی نیز خورنده می­باشند، ولی اکثر نمونه­های آب زیرزمینی منطقه­ی مورد مطالعه دارای خصوصیت پوسته گذاری هستند و برای مصارف صنعتی نامناسب می­باشند. نتایج این بررسی حاکی از آن است که اغلب آب­های کیفیت پایین از نظر شرب، کشاورزی و صنعت در بخش مرکزی و شمالی دشت هرزندات وجود دارند.

هم­چنین نتایج حاصل از پلات کردن نمونه­ها بر روی نمودار گیبس نشان می­دهند که هوازدگی شیمیایی کانی­های تشکیل دهنده سنگ و تبخیر بر روی شیمی (کیفیت) آب زیرزمینی دشت هرزندات مؤثر می­باشند.

منابع

1-      Singhal, B. B. S. and Gupta, R.P., (2010), "Applied Hydrogeology of Fractured Rocks", pp. 205-220.

2-      Pazand, K., Hezarkhani, A., Ghanbari Y. and Aghavali N., (2012), "Geochemical and quality assessment of groundwater of Marand Basin, East Azarbaijan Province, northwestern Iran", J Environmental Earth Sciences 72, pp. 134-146.

3-      Skordas, K., Papastergios, G., Tziantziou, L., Neofitou N. and Neofitou, C., (2013), "Groundwater hydrogeochemistry of Trikala municipality, central Greece", J Environ Monit Assess 112, pp. 81–94.

4-   کلانتری. ن، رحیمی. م، ح و چرچی. ع، 1385، "استفاده از دیاگرام­های ترکیبی، تحلیل عاملی و نمایه­های اشباع در ارزیابی کیفی آب زیرزمینی دشت­های زویرچری و خزان"، مجله زمین شناسی مهندسی، شماره دوم، صص 114-95.

5-      Hossain, G., Howladar, M. F., Nessa, L., Ahmed, S. S. and Quamruzzaman, Ch., (2010), "Hydrochemistry and Classification of Groundwater Resources of Ishwardi Municipal Area, Pabna District, Bangladesh", Geotech Geol Eng, V. 28, pp. 671–679.

6-      Emberger, L., (1930), "Sur une formule applicable en geographie botanique", Cah, Herb, Séanc, Acad, Sci, 191, pp. 389–390.

7-      سازمان آب منطقه­ای استان آذربایجان شرقی، 1390، "گزارش سالانه بیلان آب دشت هرزندات"، ص 186.

8-      آقا نباتی. س، ع، 1383، "زمین شناسی ایران"، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور،  ص586.

9-   آقا زاده. ن، 1383، "بررسی هیدروژئولوژی آبخوان دشت هرزندات و ارایه مدل ریاضی آن"، پایان نامه کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی دانشگاه تبریز،  ص140.

10-  American Public Health Association, (1998), "Standard Method for the Examination of Water and Waste water", 17th end (Washington, DC).

11-  WHO., (2004), "Guidelines for drinking water quality", (Vol. 1, 2nd ed., p. 130), Geneva: World Health Organization, recommendations.

12-  Sikdar, P., Sarkar S. and Palchoudhwy S., (2001), "Geochemical evolution of groundwaters in the Quaternary aquifer of Calcutta and Howrah, India", J. Asian Earth Sci 19, pp. 579–594.

13-  Pazand, K., Hezarkhani, A., Ghanbari Y. and Aghavali N., (2011), "Groundwater geochemistry in the Meshkinshahr Basin of Ardabil Province in Iran", J Environ Earth Sci 65, pp. 871–879.

14-  Guo, H. and Wang, Y., (2005), "Geochemical characteristics of shallow groundwater in Datong basin, northwestern China", J Geochem Explor 87, pp. 109–120.

15-  Meyback, M., (1987), "Global chemical weathering of surficial rocks estimated from river dissolved loads", Am J Sci 287, pp. 401–428.

16-  Todd D. and Mays, L., (2005), "Ground water hydrology", Wiley, USA. 652 pp.

17-  Davis, S. N. and Dewiest, R. J. M., (1966), " Hydrogeology", Krieger Publication Co, 476 pp.

18-  Hounslow, A. W., (1995), "Water Quality Data: Analysis and interpretation", Lewis Publisher. 397 pp.

19-  Parkhurst, D. and Appelo, C., (1999), "PHREEQC for Windows version 1.4.07, A hydrogeochemical transport model", U.S, Geological Survey Software.

20-  Leybourne, M. I., (2007), "Aqueous geochemistry in mineral exploration, in Good fellow, W.D., ed., Mineral Deposits of Canada: A Synthesis of Major Deposit Types, District Metallogeny, the Evolution of Geological Provinces, and Exploration Methods", Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, Special Publication 5, pp. 1007-1033.

21-  جلالی. ل، 1390، "بررسی کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی آبخوان دشت خوی"، پایان­نامه کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی، دانشگاه تبریز، ص 173.

22-  مقیمی. ه، 1385، "هیدروژئوشیمی"، انتشارات دانشگاه پیام نور، ص 155.

23- فیجانی. ا، 1386، "بررسی هیدروژئولوژی و هیدروشیمی آبخوان­های بازالتی-آبرفتی دشت­های بازرگان و پلدشت"، پایان­نامه کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی، دانشگاه تبریز، ص 148.

24-  وفایی. ه، 1387، "طبقه­بندی کیفی منابع آبی دشت گل تپه (شمال همدان) برای مصارف مختلف"، سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، تبریز.

25-  Gibbs, R. J., (1970), "Mechanisms controlling world water chemistry", Science 17, pp.1088-1090.

26-  صادقی اقدم. ف، 1391، "بررسی تغییرات زمانی و مکانی کیفیت منابع آب ورودی به سد سهند هشترود با تأکید بر آنومالی آرسنیک در منطقه"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز،  ص134.

27-  Subbarao, C., Subbarao N.V. and Chandu S. N., (1996), "Characterization of groundwater contamination using factor analysis", Environmental Geology, V.28 No.4, pp.175-180.

 

 



1*-(مسوول مکاتبات): کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

2- استاد هیدروژئولوژی، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

[3]- استادیار هیدروژئولوژی، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

1- MSc of Hydrogeology, Department of Earth Sciences, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran.* (Corresponding Author)

2- Professor of Hydrogeology, Department of Earth Sciences, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran.

[6]- Associate Professor of Hydrogeology, Department of Earth Sciences, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran.

[7]- Electrical conductivity

[8]- Total dissolved solid

[9] - Total hardness

[10]- Sodium adsorption ratio

[11]-Boilers  

 

1-      Singhal, B. B. S. and Gupta, R.P., (2010), "Applied Hydrogeology of Fractured Rocks", pp. 205-220.

2-      Pazand, K., Hezarkhani, A., Ghanbari Y. and Aghavali N., (2012), "Geochemical and quality assessment of groundwater of Marand Basin, East Azarbaijan Province, northwestern Iran", J Environmental Earth Sciences 72, pp. 134-146.

3-      Skordas, K., Papastergios, G., Tziantziou, L., Neofitou N. and Neofitou, C., (2013), "Groundwater hydrogeochemistry of Trikala municipality, central Greece", J Environ Monit Assess 112, pp. 81–94.

4-   کلانتری. ن، رحیمی. م، ح و چرچی. ع، 1385، "استفاده از دیاگرام­های ترکیبی، تحلیل عاملی و نمایه­های اشباع در ارزیابی کیفی آب زیرزمینی دشت­های زویرچری و خزان"، مجله زمین شناسی مهندسی، شماره دوم، صص 114-95.

5-      Hossain, G., Howladar, M. F., Nessa, L., Ahmed, S. S. and Quamruzzaman, Ch., (2010), "Hydrochemistry and Classification of Groundwater Resources of Ishwardi Municipal Area, Pabna District, Bangladesh", Geotech Geol Eng, V. 28, pp. 671–679.

6-      Emberger, L., (1930), "Sur une formule applicable en geographie botanique", Cah, Herb, Séanc, Acad, Sci, 191, pp. 389–390.

7-      سازمان آب منطقه­ای استان آذربایجان شرقی، 1390، "گزارش سالانه بیلان آب دشت هرزندات"، ص 186.

8-      آقا نباتی. س، ع، 1383، "زمین شناسی ایران"، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور،  ص586.

9-   آقا زاده. ن، 1383، "بررسی هیدروژئولوژی آبخوان دشت هرزندات و ارایه مدل ریاضی آن"، پایان نامه کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی دانشگاه تبریز،  ص140.

10-  American Public Health Association, (1998), "Standard Method for the Examination of Water and Waste water", 17th end (Washington, DC).

11-  WHO., (2004), "Guidelines for drinking water quality", (Vol. 1, 2nd ed., p. 130), Geneva: World Health Organization, recommendations.

12-  Sikdar, P., Sarkar S. and Palchoudhwy S., (2001), "Geochemical evolution of groundwaters in the Quaternary aquifer of Calcutta and Howrah, India", J. Asian Earth Sci 19, pp. 579–594.

13-  Pazand, K., Hezarkhani, A., Ghanbari Y. and Aghavali N., (2011), "Groundwater geochemistry in the Meshkinshahr Basin of Ardabil Province in Iran", J Environ Earth Sci 65, pp. 871–879.

14-  Guo, H. and Wang, Y., (2005), "Geochemical characteristics of shallow groundwater in Datong basin, northwestern China", J Geochem Explor 87, pp. 109–120.

15-  Meyback, M., (1987), "Global chemical weathering of surficial rocks estimated from river dissolved loads", Am J Sci 287, pp. 401–428.

16-  Todd D. and Mays, L., (2005), "Ground water hydrology", Wiley, USA. 652 pp.

17-  Davis, S. N. and Dewiest, R. J. M., (1966), " Hydrogeology", Krieger Publication Co, 476 pp.

18-  Hounslow, A. W., (1995), "Water Quality Data: Analysis and interpretation", Lewis Publisher. 397 pp.

19-  Parkhurst, D. and Appelo, C., (1999), "PHREEQC for Windows version 1.4.07, A hydrogeochemical transport model", U.S, Geological Survey Software.

20-  Leybourne, M. I., (2007), "Aqueous geochemistry in mineral exploration, in Good fellow, W.D., ed., Mineral Deposits of Canada: A Synthesis of Major Deposit Types, District Metallogeny, the Evolution of Geological Provinces, and Exploration Methods", Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, Special Publication 5, pp. 1007-1033.

21-  جلالی. ل، 1390، "بررسی کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی آبخوان دشت خوی"، پایان­نامه کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی، دانشگاه تبریز، ص 173.

22-  مقیمی. ه، 1385، "هیدروژئوشیمی"، انتشارات دانشگاه پیام نور، ص 155.

23- فیجانی. ا، 1386، "بررسی هیدروژئولوژی و هیدروشیمی آبخوان­های بازالتی-آبرفتی دشت­های بازرگان و پلدشت"، پایان­نامه کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی، دانشگاه تبریز، ص 148.

24-  وفایی. ه، 1387، "طبقه­بندی کیفی منابع آبی دشت گل تپه (شمال همدان) برای مصارف مختلف"، سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، تبریز.

25-  Gibbs, R. J., (1970), "Mechanisms controlling world water chemistry", Science 17, pp.1088-1090.

26-  صادقی اقدم. ف، 1391، "بررسی تغییرات زمانی و مکانی کیفیت منابع آب ورودی به سد سهند هشترود با تأکید بر آنومالی آرسنیک در منطقه"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز،  ص134.

27-  Subbarao, C., Subbarao N.V. and Chandu S. N., (1996), "Characterization of groundwater contamination using factor analysis", Environmental Geology, V.28 No.4, pp.175-180.