بررسی فاکتورهای زیست محیطی مؤثر در انتشار نیترات در آبخوان چادگان استان اصفهان) با استفاده از آنالیز مؤلفه‌های اصلی

انتظاری, مژگان; پوررحیم نجف آبادی, زهرا; وثوقی, شیما

doi:10.22111/jneh.2018.21696.1306

بررسی فاکتورهای زیست محیطی مؤثر در انتشار نیترات در آبخوان چادگان استان اصفهان) با استفاده از آنالیز مؤلفه‌های اصلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه اصفهان

² دکتری زمین شناسی زیست محیطی، گروه زمین شناسی، دانشگاه آزاد خوراسگان

³ دانشجوی دکتری، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه اصفهان

10.22111/jneh.2018.21696.1306

چکیده

بحران آب در کشور ما و به تبع آن برداشت بیرویه از آبهای زیرزمینی باعث شده است که شناسایی مناطق آسیبپذیر آبخوان و مدیریت بهرهبرداری از منابع آب و کاربری اراضی بهعنوان یکی از ضرورتهای اصلی در سراسر کشور شناخته شود که باید بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد. از بین آلایندههای مختلف، نیترات بهعنوان یکی از شاخصهای شیمیایی آلودگی آب مورد توجه بوده است. به منظور ارزیابی تأثیر فاکتورهای زیستمحیطی مؤثر در آلودگی نیترات در آبهای زیرزمینی، آبخوان چادگان که یکی از زیرحوضههای اصلی گاوخونی محسوب میگردد و از دو دهه اخیر در معرض آلودگیهای شدید انسانی قرار گرفته است، انتخاب گردید. این مطالعه به طور ویژه به بررسی 1) توزیع شوری آبخوان چادگان در دو دهه اخیر (1395-1374)، 2) توزیع نیترات در آبخوان آبرفتی چادگان و 3) تعیین سهم نسبی پارامترهای زیستمحیطی (از قبیل کاربری اراضی) در آسیبپذیری آبهای زیرزمینی پرداخته است. در این تحقیق رتبه هر یک از نقاط نمونهبرداری برای لایههای مدل دراستیک و کاربری اراضی منطقه تعیین گردید و در نهایت با استفاده از روش آماری چندمتغیره آنالیز مؤلفههای اصلی، فاکتورهای کنترلکننده کیفیت آب آبخوان چادگان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد شوری آب زیرزمینی چادگان در محدوده 250 تا µS/cm 408 قرار گرفته است و در دو دهه اخیر (از 5/308 در سال 1374 تا µS/cm 2/359 در سال 1395) بهطور مستمر افزایش یافته است و میزان شوری در قسمت‌های شمالی و جنوبی منطقه در سال‌های 1374، 1389، 1392 و 1395 نسبت به قسمت‌های مرکزی آبخوان بیشتر است. از دیگر نتایج این تحقیق میتوان به غلظت 15 تا mg/l 37 نیترات در سال 1395 بهدلیل برهمکنش فاکتورهای آسیبپذیری ذاتی (عمدتاً هیدرولوژیکی) و کاربری اراضی در قسمتهای شمالی و جنوبی آبخوان چادگان اشاره نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of environmental factors affecting diffuse nitrate pollution in the Chadegan Aquifer (Isfahan Province), using Principal Component Analysis (PCA)

نویسندگان [English]

Mojgan Entezari ¹
Zahra Pourrahim Najafabadi ²
Shima Vosooghy ³

¹ Associate Professor, Geography Department, University of Isfahan, Iran

² PhD in Environmental Geology, Islamic Azad University, Isfahan (Khorasgan) Branch, Iran.

³ PhD Candidate, Geography Department, University of Isfahan, Iran.

چکیده [English]

Due to water crisis and extreme volume of groundwater extraction throughout Iran, vulnerability assessment of aquifers and water sources management has become one of the essential need of environmental research in Iran. Through various pollutant, nitrate as one of the chemical water pollution index considered from ages. Chadegan aquifer, as one of the main Gavkhoni basins, was selected to study the environmental factors affecting groundwater pollution by nitrate, since the majority of the Chadegan aquifer is subject to a very high degree of human impact. The main goals of this study are 1) to get a better understanding of salinity distribution in the aquifer during last two decades, 2) to find out salinity and nitrate distribution in the Chadegan aquifer and 3) to figure the relative contribution of several environmental parameters (including land use) that are often used in groundwater vulnerability assessment, using principal components analysis (PCA). In this study, at the first, rate of sampling points for each DRASTIC layer and land use determined and then the relative contribution of several environmental parameters affecting groundwater quality of Chadegan obtained using the multivariate principal component analysis. This study showed that salinity level of groundwater vary from 250 to 408 µS/cm. Consistent increasing salinity level of groundwater during last two decades (from 308/5 µS/cm in 1995 to 359/2 in 2016) and presence of higher level of salinity in northern and southern part of the study area in 1995, 2010, 2013 and 2016 compare to central part of the area count as two considerable results of the present study. Concentration of nitrate between 15 and 37 mg/l in 2016 and interaction between intrinsic vulnerability and land use affecting groundwater risk pollution by nitrate in northern and southern parts of the study area take into account as the main findings of this study.

کلیدواژه‌ها [English]

Chadegan
DRASTIC
Statistical multivariate analysis
intrinsic vulnerability factors
Land Use

مراجع

احمد بزرگی، نجمه. ارزیابی پتانسیل آلودگی آب های زیرزمینی، با کاربرد مدل DRASTIC در محیطGIS، مطالعه موردی آبدشت تنکابن، شمال ایران. سومین همایش و نمایشگاه محیط زیست و بحران های پیش رو (با محوریت کمبود آب و آلودگی های شهری و صنعتی) (تهران، شرکت مهندسی ماه دانش عطران، 22 تا 23 اردیبهشت 1395).

حسین زاده، منصور; افراسیاب، پیمان; رمضانی، یوسف; خاشعی سیوکی، عباس. بررسی تاثیر کاربری اراضی بر آسیبپذیری آبخوان با استفاده از روش دراستیک و ANP مطالعه موردی: دشت مشهد. چهارمین همایش ملی کاربرد فناوری های نوین در علوم مهندسی) تربت حیدریه، دانشگاه تربت حیدریه، 5 اسفند 1395(.

سازمان آب منطقهای اصفهان (1395)، بخش مطالعات آب زیرزمینی، گزارش منتشر نشده.

صحبایی، مهرداد; معصومی، رحمان (1385). نقشه زمین شناسی چادگان (100000/1)، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

احمدی، آزاده; رضایان، سحر; محمودزاده، الهه (1392). ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت میمه اصفهان با استفاده از روشهای AVI و GODS، DRASTIC تطبیقی، محیطشناسی، سال39، شمارة ۲، 60-45.

رضائی، فرشاد; صفوی، حمیدرضا; احمدی، آزاده. ارزیابی و آنالیز حساسیت آسیب پذیری آبهای زیرزمینی حوضه آبریز زاینده رود در مقابل پارامتر تغذیه خالص به روش دراستیک. نهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، (اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان، ۱۹ تا ۲۱ اردیبهشت 1391).

Abdeslam, I., Fehdi, C., and Djabri, L., 2017. Application of drastic method for determining the vulnerability of an alluvial aquifer: Morsott - El Aouinet north east of Algeria: using ArcGIS environment. Energy Procedia. 119, 308-317.

Almasri, M.N., 2008. Assessment of intrinsic vulnerability to contamination for Gaza coastal aquifer, Palestine. Journal of Environmental Management. 88, 577–593.

Anazawa, K., and Ohmori, H., 2005. The hydrochemistry of surface waters in andesite volcanic area, Norikura volcano, central Japan. Chemosphere. 59, 605–615.

Antoine, M.K., Marnik, V., and Jean, N.L., 2017. Assessing groundwater vulnerability in the Kinshasa region, DR Congo, using a calibrated DRASTIC model. Journal of African Earth Sciences. 126, 13-22.

Arauzo, M., and Martı´nez-Bastida, J.J., 2015. Environmental factors affecting diffuse nitrate pollution in the major aquifers of central Spain: groundwater vulnerability vs. groundwater pollution. Environmental Earth Science. DOI 10.1007/s12665-014-3989-8.

Arauzo, M., and Valladolid, M., 2013. Drainage and N-leaching in alluvial soils under agricultural land uses: implications for the implementation of the EU Nitrates Directive. Agriculture, Ecosystems & Environment – Journal. 179, 94–107.

Babiker, I.S., Mohamed, M.A.A., Hiyama, T., and Kato, K., 2005. A GIS based DRASTIC model for assessing aquifer vulnerability in Kakamigahara Heights, Gifu Prefecture, Central Japan. Science of the Total Environment. 345(1-3), 127–140.

Breabăn, I.G., and Madalina, P., 2012. The Impact of Anthropogenic Nutrients on Groundwater Nitrate Concentration in the Bârlad Area, Analele Universităţii din Oradea. Fascicula Protecţia Mediului. XIX, 615-620.

Chen, S.K., Hsieh, C.H., and Tsai, C.B., 2017. Developing a Composite Aquifer Vulnerability Assessment Model Combining DRASTIC with Agricultural Land Use in Choushui River Alluvial Fan, Central Taiwan. Geophysical Research Abstracts. 19, EGU2017-2508.

Connell, L.D., and Daele, G., 2003. A quantitative approach to aquifer vulnerability mapping. Journal of Hydrology. 276, 71–88.

European Commission., 2010. On implementation of Council Directive (91/676/EEC) concerning the protection of waters against pollution caused by nitrates from agricultural sources based on Member State reports for the period 2004-2007. Commission staff working document, Brussels. 42p.

European Commission., 2000. Nitrates Directive (91/676/EEC) Status and trends of aquatic environment and agricultural practice, Development guide for Member States’ reports, Directorate- General for Environment. Commission staff working document, Brussels.

European Environmental Agency., 2005. Source apportionment of nitrogen and phosphorus inputs into the aquatic environment, EEA Report No 7. Copenhagen, 52p.

Majolagbe, A.O., Adeyi, A.A., and Osibanjo, O., 2016. Vulnerability assessment of groundwater pollution in the vicinity of an active dumpsite (Olusosun), Lagos, Nigeria. Chemistry International. 2(4), 232-241.

Martı´nez-Bastida, J.J., Arauzo, M., and Valladolid, M., 2010. Intrinsic and specific vulnerability of groundwater in Central Spain: the risk of nitrate pollution. Hydrogeology Journal.18, 681–698.

Retike, I., Delina, A., Bikse, J., Kalvans, A., Popovs, K., and Pipira, D., 2016. Quaternary groundwater vulnerability assessment in Latvia using multivariate statistical analysis. Research for rural development. 1, 210-215.

Rupert, M.G., 2001. Calibration of the DRASTIC ground water vulnerability mapping method. Ground Water. 39, 625–630.

Santos, R.G., Sturaro, J.r., Marques, M.L., and Faria, T.T.D., 2015. GIS applied to the mapping of land use and vulnerability in the outcrop zone of the Guarani Aquifer System. Procedia Earth and Planetary Science. 15, 553–559.

Sutton, M.A., Howard, C.M., Erisman, J.W., Billen, G., Bleeker, A., Grennfelt, P., van Grisven, H., and Grizzetti, B., 2011. The European nitrogen assessment: sources, effects and policy perspectives. Cambridge University Press. Cambridge.

Worrall, F., Spencer, E., and Burt, T.P., 2009. The effectiveness of nitrate vulnerable zones for limiting surface water nitrate concentrations. Journal of Hydrology. 370, 21–28.