ارزیابی کیفیت آب مخازن چاه نیمة زابل از نقطه نظر شرب و کشاورزی ( با تکیه بر نمودارهای شولر و ویلکوکس)

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورههجدهم، شماره یک، بهار 95

ارزیابی کیفیت آب مخازن چاه نیمة زابل از نقطه نظر شرب و کشاورزی ( با تکیه بر نمودارهای شولر و ویلکوکس)

ایمان همایون نژاد [1]

homayoonnezhad@pnu.ac.ir

پریا امیریان [2]

عیسی پیری [3]

چکیده

زمینه و هدف:مدیریت صحیح منابع آب بواسطه کمبود آن خصوصاً در مناطق شهری که نیاز آبی تعداد زیادی از مردم از منابع آبی محدود و با هزینه زیاد تصفیه سازی تامین می شود، از ضروریات است. مخازن چاه نیمه سه گودال طبیعی بزرگ در جنوب دشت سیستان، واقع در حوالی مصب هیرمند بوده که وسعتی معادل 50 میلیون متر مربع را اشغال کرده اند. از آب ذخیره شده در این مخازن که با آب باران و آب رودخانه سیستان پر می شوند، جهت آبیاری اراضی دشت سیستان، به ویژه در فصول کم آبی و تامین آب شرب شهرستان های زابل و زاهدان استفاده می شود. با توجه به بهره برداری آب آشامیدنی و کشاورزی از آب مخازن و در راستای ارزیابی کیفیت آب مخازن چاه نیمه به مدت 1 سال مطالعه ای با این هدف در مخازن چاه نیمه انجام پذیرفت.

روش بررسی: در این بررسی غلظت کاتیون های   Na⁺ ، Mg²⁺ ، Ca²⁺  و آنیون های Cl^- ، SO4^2- و پارامترهای EC ، TDS و TH در 9 ایستگاه واقع در 3 دریاچه مورد نمونه برداری و سنجش قرار گرفت و در نهایت نتایج حاصل از آنالیز نمونه ها بر روی نمودارهای شولر و ویلکوکس منعکس گردید.

یافته ها:  بررسی ها حاکی از آن است که کیفیت آب مخازن به لحاظ شرب، بر طبق نمودار شولر در طبقه قابل قبول جای دارد و به لحاظ کشاورزی، بر طبق نمودار ویلکوکس در طبقه C₃S₁ که معرف کیفیت متوسط است، قرار می گیرد.  

بحث و نتیجه گیری: لذا در صورتی که خاک کشاورزی از نظر بافت سبک باشد، می توان از آب این مخازن جهت کشاورزی استفاده نمود.

واژه های کلیدی: مخازن چاه نیمة زابل، نمودارهای شولر و ویلکوکس، آب شرب، آب کشاورزی.

Investigation on water quality of zabol chahnimeh reservoirs from drinking water and agricultural viewpoint with focus on schuler & vilcoks diagrams

Iman Homayoonnezhad[4](Corresponding author)

homayoonnezhad@gmail.com

Paria Amirian[5]

 Issa Piri[6]

Abstract

Introduction & aim: Because of the water deficiency, people's requirements and high costs of refining especially in urban zones, water resources management is very essential. Zabol Chahnimeh reservoirs are three natural and big cavities in the south of Sistan Plain Located in South-Eastern Iran and It Includes 50 Millions square meter extent. Stored Water In These Cavities Are Used To Sistan Earth And For Providing Drink Water of Zabol And Zahedan Cities. Because of the drink and agricultural usage and for investigation of water quality of chah-nimeh reservoirs, this research has been done in one year.

Methods: In this research density of Na⁺ ,Mg²⁺, Ca²⁺ ,Cl^- ، SO4^2- and EC , TDS ,TH parameters have been analyzed in 9 stations, then results have been rebounded on schuler & vilcoks diagrams.

Results: Results showed the quality of water in reservoirs viewpoint of drinking sited in acceptable stage and viewpoint of agricultural sited in C₃S₁ (average quality) stage.

Discussion & conclusion: finally, if the texture of soil be light, we can use water of these reservoirs for agricultural activities.

Keywords: zabol chahnimeh reservoirs, schuler & vilcoks diagrams, drinking water, agricultural water

مقدمه

سلامت انسان ها در مناطق شهری و روستایی بستگی به کمیت و کیفیت آب دارد و اصولاً گسترش بهداشت در تمام دنیا با فراهم بودن آب، میسر و تصور محیط پاکیزه و بهداشتی بدون آب مشکل است. طی سال های اخیر بررسی‌ها و مطالعات دامنه‌داری پیرامون بحث کیفیت آب و تعیین خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و میکروبیولوژیکی آب صورت گرفته است. با توجه به رابطة بسیار نزدیک و تنگاتنگی که بین کیفیت آب و بیماری های همه‌گیر در مناطق مختلف وجود دارد، سازمانهای مختلف در تمام دنیا به دنبال شناسایی دقیق پارامترهای مختلف منابع آب، به خصوص منابع آب آشامیدنی هستند تا به کمک یک برنامه‌ریزی مدون و مدیریت صحیح، بهترین استفاده از منابع آب را با توجه به توان و کیفیت آن داشته باشند. پیشرفت روش ها و وسایل آزمایشگاهی مرتبط با اندازه گیری کیفیت آب گواهی بر این ادعا است (1).کشور ایران با پراکنش بسیار نامنظم بارندگی به لحاظ مکانی و زمانی، از پتانسیل بالایی از نقطه نظر منابع آبی برخوردار نیست. دشت سیستان که در قسمت شمالی استان سیستان و بلوچستان قرار دارد برای ادامه حیات خود به شدت به منابع آبی منطقه که عمدتاً دریاچه‌های هامون و رودخانه هیرمند می‌باشند وابسته است که بروز خشکسالیهای طولانی مدت، خشک شدن هامون ها و عدم مدیریت صحیح در بهره برداری از این منابع، منطقه سیستان را با مشکلات جدی رو به رو ساخته است (2). به همین علت، لزوم وجود منابع آبی دیگر همچون مخازن چاه نیمه در دشت سیستان و لزوم حفظ و نگه داری و توسعه آن ها بیش از هر فعالیتی در ناحیه سیستان احساس می‌شود. امروزه آب مخازن چاه نیمه زابل به دلیل حفظ حیات منطقه و توسعة کشاورزی در این ناحیه بویژه در مواقع خشکسالی از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد. تأمین آب شرب شهرستان زابل از آب مخزن شماره 1 چاه نیمه و انتقال آب مخزن چاه نیمه شماره 3 به شهرستان زاهدان در جهت تأمین آب آشامیدنی این شهر، ارزش و اهمیت این مخازن را دو چندان می‌کند. لذا با توجه به نقش بسیار مهم مخازن چاه نیمه در توسعة اقتصادی- اجتماعی ناحیه، ضرورت حفظ و نگه داری و گسترش این منابع آبی بیش از پیش آشکار می‌گردد و اولین قدم در جهت حفظ و نگه داری این منابع شناسایی دقیق خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و زیست شناختی این منابع و تعیین کیفیت آب مخازن می‌باشد تا ضمن مدیریت صحیح، زمینه ای برای برنامه ریزی های اصولی و علمی در جهت بهبود وضعیت کیفی و کمی این مخازن و بالا بردن راندمان بهداشت و کشاورزی در دشت سیستان بوجود آید. طرح های عمده‌ای که تاکنون بر روی مخازن چاه نیمه صورت گرفته صرفا شامل بررسی لیمنولوژیک دریاچه‌های چاه نیمه و تعیین روند رسوب گذاری در گودال های چاه نیمه بوده و تاکنون کوششی در جهت تعیین خصوصیات کیفی آب دریاچه های چاه نیمة زابل صورت نگرفته است (3).

 روش بررسی      

منطقه مورد مطالعه در محدودة استان سیستان و بلوچستان و کشور افغانستان بین مدارهای َ40 ْ30 و َ55 ْ30 و نصف النهارهای َ35 ْ 61 و َ45 ْ61 قرار گرفته است. مخازن چاه نیمه در قسمت جنوبی دشت سیستان در حوالی مصب هیرمند، در جنوب ده چاه نیمه و در جنوب شهر زهک وسعتی معادل 50 میلیون متر مربع را اشغال کرده‌اند. مخازن چاه نیمه، سه گودال طبیعی بزرگ در جنوب دشت سیستان می باشند که توسط عوامل فرسایشی همچون باد و باران و رواناب های سطحی در رسوبات سست دریاچه سیستان بوجود آمده اند. چاه نیمه شماره 1 از مرز افغانستان و به موازات رودخانه سیستان، تاحدود 6 کیلومتری شهر زهک امتداد دارد. چاه نیمه شماره 2 از مرز افغانستان شروع شده و تا اواسط چاه نیمه شماره 1 ادامه می‌یابد. دریاچه چاه نیمه شمارة 3 نیز در غرب چاه نیمه شماره 2 واقع شده است (3).  به منظور اجرای طرح با در نظر داشتن شرایط رودخانه از نظر موقعیت ورودی ها و خروجی ها، وسعت و شکل دریاچه‌ها همچنین شرایط جوی منطقه، امکانات، محدویت های نمونه برداری و اهداف پروژه در هر یک از مخازن 3 ایستگاه نمونه برداری و مجموعاً 9 ایستگاه نمونه برداری تعیین گردید ایستگاه های 1،2و3 در چاه نیمه یک، ایستگاه های 4، 5 و6 در چاه نیمه دوم و ایستگاه های 7،8 و9 در چاه نیمه سوم تعیین گردید (شکل 1). به منظور مطالعه کیفیت فیزیکی و شیمیایی آب، نمونه برداری به صورت ماهیانه از نیمه پاییز سال 1383 تا اواسط تابستان 1384 انجام گردید. هدایت الکتریکی  طبق روش B- 2510، سختی کل بر حسب کربنات کلسیم طبق روش C – 2340 استاندارد متد اندازه گیری شدند و  کاتیون های   Na⁺ ، Mg²⁺ ، Ca²⁺ و آنیون های Cl^- ، SO4^2- توسط دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری شدند (4و 5).

شکل 1- موقعیت ایستگاه های نمونه برداری در مخازن چاه نیمه

نتایج

پس از آنالیز و بررسی مقادیر پارامترهای Na⁺ ، Mg²⁺ ، Ca²⁺ ، Cl^- ،  ,SO4²EC ، TDS و TH  در مخازن شماره 1، 2 و 3 چاه نیمه در یک سال، میانگین سالانة این پارامترها در دیاگرام های شولر و ویلکوکس جهت طبقه بندی آب آشامیدنی و کشاورزی هر یک از چاه نیمه ها منعکس گردید که  به ترتیب در اشکال 2 تا 7  قابل مشاهده می باشند.

شکل 2- دیاگرام شولر برای طبقه بندی آب آشامیدنی مربوط به مخزن شماره 1 چاه نیمه

شکل 3- دیاگرام شولر برای طبقه بندی آب آشامیدنی مربوط به مخزن شماره 2 چاه نیمه

شکل4: دیاگرام شولر برای طبقه بندی آب آشامیدنی مربوط به مخزن شماره 3 چاه نیمه

شکل 5 : دیاگرام ویلکوکس برای طبقه بندی آب جهت مصارف کشاورزی مربوط به مخزن شماره 1 چاه نیمه

شکل 6 : دیاگرام ویلکوکس برای طبقه بندی آب جهت مصارف کشاورزی مربوط به مخزن شماره 2 چاه نیمه

شکل 7 : دیاگرام ویلکوکس برای طبقه بندی آب جهت مصارف کشاورزی مربوط به مخزن شماره 3 چاه نیمه

بحث و نتیجه گیری

دیاگرام شولر مهم ترین دیاگرام، جهت ارزیابی کیفیت آب آشامیدنی در دنیاست (6 و 7). در دیاگرام شولر آب های مصرفی برای شرب طبقه بندی شده اند. آیتمهای لحاظ شده به عنوان شاخص در این نمودار، کلسیم، منیزیم، سدیم ،TDS، TH، کلرور، سولفات و بی کربنات می باشد که جهت تحلیل وضعیت آب مورد نظر از آنها استفاده می‌شود. دیاگرام شولر با توجه به آیتمهای ذکر شده آب را به طبقات خوب، قابل قبول، نامناسب، بد، موقتا قابل شرب و غیر قابل شرب طبقه بندی می کند.  با توجه به نمونه برداریهای انجام گرفته در طی چهار فصل و اطلاعات به دست آمده از آن ها مشخص شد که آب مخازن 1، 2 و3 فعلاً در طبقة قابل قبول جای دارد اما وضعیت سختی کل آب در هر سه مخزن تا حدی نگران کننده است و افزایش آن باعث نزول کیفیت آب های مذکور و قرار گرفتن این آب ها در کلاس نامناسب خواهد گردید و در صورت ادامه داشتن قطعی آب ورودی به مخازن، باید در انتظار فاجعه اجتماعی و زیست محیطی جبران ناپذیری باشیم . در امور زراعی، علاوه بر کمیت آب، کیفیت آب نیز نقش مهمی داشتـه و کیفیت نامنــاسب می تواند یکی از عوامل محدود کننده در این بخش باشد که علاوه بر مشکلات زراعی مشکلاتی برای خاک نیز به وجود می‌آورد. غلظت نمک های محلول بی نهایت در کیفیت آب های کشاورزی اثر می گذارد زیرا که تحمل گیاهان نسبت به مقدار و نوع مواد معدنی محلول در آب متفاوت است. چنانچه املاح سدیم آب بیش از حد مجاز باشد سبب خرابی جنس زمین و کم شدن قابلیت نفوذ آب در زمین می شود در صورتی که املاح کلسیم، جنس خاک را بهبود می بخشد (8). مهم ترین عوامل در تعیین کیفیت آب برای آبیاری عبارتند از هدایت الکتریکی [Electrical conductivity] و نسبت جذب سدیم SAR [Sodium adsorption ratio]. شاخص  SARاز رابطه زیر قابل محاسبه است .

(1)

که در آن غلظت سدیم و کلسیم و منیزیم بر حسب میلی اکی والان بر لیتر بیان می گردد.

مهم ترین طبقه بندی براین اساس در سال 1948 توسط ویلکوکس ارایه گردید و در سه سال بعد یعنی 1951 توسط نورن تکمیل شد و امروزه روشی بسیار متداول در طبقه بندی آب ها از نظر کشاورزی است (9). در این طبقه بندی دو عامل هدایت الکتریکی و نسبت جذب سدیم SAR  در نظر گرفته می شود و هر یک از آنها به چهار قسمت تقسیم شده که در مجموع باعث پدید آمدن شانزده گروه کیفیت آب می گردد. که در آن ها S نمایندة SAR و C نشان دهندة EC است.  گروههای مختلف ذکر شده در دیاگرام ویلکوکس به صورت زیر طبقه بندی می گردند:

- آب های خیلی خوب که در آنها EC کمتر از250 میکروموس بر سانتی متر بوده و در کلاس C1S1 قرار دارند.

- آب های خوب که مربوط به یکی از کلاس های C1S2،  C2S2 وC2S1  می باشند.

- آب های با کیفیت متوسط که مربوط به یکی از کلاس های C3S2,C3S1,C2S3,C1S3,C3S3 بوده و تنها برای آبیاری زمین های درشت بافت و با زهکشی خوب ،مناسب می باشد. اضافه کردن مواد آلی به زمین اثر مهمی در جلوگیری از تخریب خاک خواهد داشت.

- آب های نامناسب که در کلاس های  C4S3,C4S2,C4S1,C4S4,C3S4,C2S4,C1S2 قرار دارند که هر قدر اندیس آن ها بزرگ تر شـود نامنــاسب تـر می گردند و تنها در شرایط خاص است که می توان از بعضی از این آب ها استفاده کرد.

براساس نمونه برداریهای فصلی از ایستگاه های منتخب در مخازن شمارة 1،2و3 چاه نیمه،  مشخص گردید که آب 3مخزن در گروه C3 [آب با شوری نسبتاً بالا ] جای دارد و برای آنکه از هرگونه خطرات شوری پیشگیری شود اغلب شستشوی منظم مورد نیاز است وحتی المقدور باید گیاهانی که نسبت به شوری مقاومند انتخاب شوند. بررسی از نظر ضرر سدیم نشان می دهد که آب مخازن شمارة 1،2و3 در کلاس S1  [آب با سدیم کم ]جای دارند. آب این گروه می تواند برای تمام خاک ها و برای هر محصولی استفاده شود تنها ممکن است انباشته شدن مقدار سدیم بر اثر واکنش جایگزینی دراز مدت، مقدار سدیم خاک را افزایش دهد و محدودیت ایجاد نماید که آن هم با عمل شستشو مرتفع خواهد شد و بطور کلی مشخص شد که آب این مخازن جزء طبقه C3S1 بوده که دارای کیفیت متوسط می باشد که در صورتی که خاک کشاورزی از نظر بافت سبک باشد می‌توان از این آب ها جهت کاربری کشاورزی استفاده نمود.

منابع

1. شریعت پناهی، م.، 1377، اصول کیفیت و تصفیه آب و فاضلاب، انتشارات دانشگاه تهران، مهندسی محیط زیست، انتشارات کوشک.
2. ابراهیم زاده، ع.، 1379، دریاچة هامون و نقش آن در مسائل اقتصادی- اجتماعی و اکولوژیک سیستان، فصلنامة آب و محیط زیست،‌ شمارة 12، صفحه 13.
3. اداره کل حفاظت محیط زیست استان سیستان و بلوچستان، پائیز 1381، گزارشی از بررسی مشکلات زیست محیطی آب و خاک استان سیستان و بلوچستان.
4. APHA, AwwA, 1992. Standard method for examination of water and waste water.
5. Envionmental protection Agency, 1999. Quality Criteria for water, Us .EPA, washington .D.C.
6. رسولیها، ش.، 1382، کیفیت آب برای کشاورزی، مرکز نشر دانشگاهی تهران.
7. American water work Assocition, 1990. water quality and treatment ,MC.Graw –Hill
8. Batie, s., Craig, A., 2004. Soil and water quality: An agenda for Agriculture journal of soil and water, volume 74, Issues3-4 , pages 296-312.
9. Conner, s., freeman, L., 2001. Drinking water quality: taking responsibility coloring book.