نیترات

این پ ژوهش در ارتباط با بررسی تغییرات غلظت نیترات، سرب، ارسنیک و کادمیوم در آبهای زیرزمینی دشت انار واقع در جنوب شرقی ایران (غرب استان کرمان) است. به این منظور تعداد 21 نمونه از چاههای سراسر دشت در اردیبهشت 1388 برداشت شد و پس از تجزیه و تحلیل و کنترل نتایج، نقشه های هم غلظت و نمودارهای مربوط ترسیم و تفسیر شد. براین اساس غلظت کادمیوم در بخش جنوب و جنوب شرق منطقة مورد مطالعه که در مجاورت چندین معدن مس قرار دارد بالاست و در نمونه ای به حد مجاز آب آشامیدنی نزدیک میشود. غلظت آرسنیک در نمونه های واقع در جنوب شرقی دشت (در مجاورت معادن مس) و نمونه های غرب روستای بیاض بالاتر از حد مجاز آب آشامیدنی است. غلظت سرب در بیشتر نمونه های بخش میانی دشت بالا و در برخی نمونه ها بیش از حد مجاز آب آشامیدنی (ppb10) است. منبع سرب این قسمت جادة اصلی منطقه (جاده کرمان- یزد) فرض میشود. بالا بودن غلظت آرسنیک، سرب و کادمیوم در یک نمونه واقع در غرب روستای بیاض به فعالیت های هیدروترمال نسبت داده نمیشود. بالا بودن دما، pH پایین و قرارگیری در زون گسل انار مؤید این نکته است. به نظر میرسد منبع کادمیوم، آرسنیک و سرب موجود در نمونه های جنوب شرق منطقه، رگه های سولفیدی موجود در معادن مس باشد. غلظت نیترات در دو نمونه در مجاورت شهر انار بیش از حد مجاز آب آشامیدنی است. منبع نیترات در این نمونه ها فاضلاب های شهری است. تمرکز فعالیت های کشاورزی و مناطق مسکونی در بخش میانی دشت باعث افزایش متوسط غلظت این ترکیب در این بخش شده است.

کسب اطلاعات لازم در خصوص نیترات در منابع آب زیرزمینی مستلزم اندازه گیریهای دقیق دوره ای است که با وجود اندازه گیری آن در برخی مناطق، به علت حساسیت های اجتماعی و سلامتی جامعه گزارش نمیشود. بنابراین مدل سازی آن به علت اطلاع از وضعیت کیفی آب هر منطقه ضروری به نظر میرسد. هدف این مطالعه استفاده از روش شبکة عصبی مصنوعی در برآورد نیترات و مقایسة آن با مقادیر اندازه گیری شده و بررسی تأثیرپذیری برآورد نیترات از تعداد و ماهیت اطلاعات ورودی به مدل شبکه عصبی بود. داده ها از آمار و اطلاعات کمی و کیفی 53 حلقه چاه آب زیرزمینی دشت همدان- بهار در دو گروه اطلاعات پرهزینه و کم هزینه، طی سالهای 1382 تا 1387 اخذ شد. در گروه اطلاعات پرهزینه از 13 متغیر مستقل شیمیایی به عنوان ورودی شبکه عصبی مصنوعی و در گروه کم هزینه از 7 و 8 متغیر به تفکیک برای مدل سازی نیترات استفاده شد. مقایسة نتایج آزمون هر سه آرایش، حاکی از توانایی بالای مدل شبکة عصبی در پیش بینی غلظت نیترات است. مقایسة میانگین خطاهای حاصل از هر سه مدل شبکه عصبی با آزمون t و آماره Z نشان داد که تفاوت معنیداری بین نتایج مدل ها وجود ندارد. بنابراین استفاده از اطلاعات گروه دوم در ورودی شبکه عصبی قابل توجیه است. مشخصه های ورودی مدل پیشنهادی شامل خصوصیات ژئومرفولوژی عمق استاتیک، عمق چاه، مختصات جغرافیایی و اطلاعات کیفی دما، pH ، هدایت الکتریکی نمونه های آب اندازه گیری شده است که موفق به پیش بینی غلظت نیترات با اطمینانی بیش از 80 درصد شد که مؤید کارایی مناسب مدل در آبخوان دشت همدان-بهار است

بحران آب در کشور ما و به تبع آن برداشت بی رویه از آب های زیر زمینی باعث شده است که شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان و مدیریت بهره برداری از منابع آب و کاربری اراضی به عنوان یکی از ضرورت های اصلی در سراسر کشور شناخته شود که باید بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد. از بین آلاینده های مختلف، نیترات به عنوان یکی از شاخص های شیمیایی آلودگی آب مورد توجه بوده است. به منظور ارزیابی تأثیر فاکتورهای زیست محیطی مؤثر در آلودگی نیترات در آب های زیرزمینی، آبخوان چادگان که یکی از زیرحوضه های اصلی گاوخونی محسوب می گردد و از دو دهه اخیر در معرض آلودگی های 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 زیست محیطی (از قبیل کاربری اراضی) در آسیب پذیری آب های زیرزمینی پرداخته است. در این تحقیق رتبه هر یک از نقاط نمونه برداری برای لایه های مدل دراستیک و کاربری اراضی منطقه تعیین گردید و در نهایت با استفاده از روش آماری چندمتغیره آنالیز مؤلفه های اصلی، فاکتورهای کنترل کننده 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) به طور مستمر افزایش یافته است و میزان شوری در قسمت های شمالی و جنوبی منطقه در سال های 1374، 1389، 1392 و 1395 نسبت به قسمت های مرکزی آبخوان بیشتر است. از دیگر نتایج این تحقیق می توان به غلظت 15 تا mg/l 37 نیترات در سال 1395 به دلیل برهمکنش فاکتورهای آسیب پذیری ذاتی (عمدتاً هیدرولوژیکی) و کاربری اراضی در قسمت های شمالی و جنوبی آبخوان چادگان اشاره نمود.

وجود منابع مهم آلاینده های انتشاری و نقطه ای ناشی از فعالیت های انسانی در سطح زمین و نفوذ این آلاینده ها به آبخوان ها، سبب کاهش کیفیت آب زیرزمینی می شود، بنابراین در مدیریت منابع آب زیرزمینی، جلوگیری از آلودگی این آب ها ضروری است. آب های زیرزمینی شهرستان کارون در استان خوزستان، به علت رونق فعالیت های کشاورزی و صنعتی در آن منطقه، همواره در معرض آلودگی هستند. لذا هدف این مطالعه، ارزیابی و پهنه بندی آسیب پذیری آبخوان منطقه با استفاده از مدل های دراستیک و سینتکس می باشد. با نقشه سازی و تلفیق پارامترهای هیدروژئولوژیکی مؤثر در انتقال آلودگی به آبخوان، نقشه های آسیب پذیری دو مدل مذکور در محیط نرم افزار GIS تهیه شدند. جهت صحت سنجی مدل های به کاربرده شده از مقادیر اندازه گیری شده نیترات موجود در چاه های منطقه استفاده شده و ضریب همبستگی پیرسون بین مدل ها و لایه نیترات، محاسبه و مشخص شد. نتایج نشان داد که شاخص آسیب پذیری مدل دراستیک، بین 68 تا 215 و شاخص آسیب پذیری مدل سینتکس بین 52 تا 195 متغیر است. در روش دراستیک، 2/485 هکتار از منطقه بدون خطر آلودگی، 6/751 هکتار با آسیب پذیری خیلی کم، 5/3305 هکتار با آسیب پذیری کم، 7/12411 هکتار با آسیب پذیری متوسط، 2/11191 هکتار با آسیب پذیری متوسط تا زیاد،  3/9427 هکتار با آسیب پذیری زیاد، 1/5861 هکتار با آسیب پذیری خیلی زیاد و 5/478 هکتار کاملاً مستعد آلودگی می باشد. در روش سینتکس، 4/455 هکتار از منطقه بدون خطر آلودگی، 1/789 هکتار با آسیب پذیری خیلی کم، 5/3281 هکتار با آسیب پذیری کم، 7/12426 هکتار با آسیب پذیری متوسط، 4/11169 هکتار با آسیب پذیری متوسط تا زیاد، 3/9449 هکتار با آسیب پذیری زیاد، 2/5844 هکتار با آسیب پذیری خیلی زیاد و 7/495 هکتار کاملاً مستعد آلودگی می باشد. همچنین، میزان همبستگی نقشه نیترات آب زیرزمینی با مدل های دراستیک و سینتکس به ترتیب 68/0 و 51/0 بوده که بیانگر قابلیت بالاتر مدل دراستیک نسبت به مدل سینتکس برای آبخوان منطقه موردمطالعه دارد.

از آنجا که منابع آب سطحی در بسیاری از مناطق کشور محدود است، آبهای زیرزمینی به عنوان مناسب ترین منبع در دسترس جهت تامین آب موردنیاز به حساب می آید، از طرف دیگر استفاده بیش از حد آفات و کود های شیمیایی منجر به آلودگی آب های زیرزمینی گردیده است، لذا تعیین عرصه های آسیب پذیر در حفظ این منابع حیاتی امری ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش، به منظور تحلیل آسیب پذیری آب زیرزمینی دشت خالدآباد- بادرود به آلودگی از مدل دراستیک بهره گرفته شد و به طور کلی 7 فاکتور تغذیه آب خالص، عمق آب زیرزمینی، ناحیه غیراشباع، بافت خاک، هدایت هیدرولیکی، محیط آبخوان، توپوگرافی در مدل دراستیک دخیل گردید. پس از تهیه نقشه این فاکتور ها، تعیین وزن این فاکتورها انجام گردید و در نهایت با روی هم گذاری این لایه ها و اعمال وزن آنها در  نرم افزار ArcGIS 10.5 نقشه ی آسیب پذیری آب زیرزمینی تهیه شدند. به منظور اعتبارسنجی مدل دراستیک، اقدام به برداشت نمونه و تعیین میزان نیترات برای 13 چاه آب واقع در دشت خالدآباد- بادرود گردید. نتایج حاکی از آنست که در مدل دراستیک، 22 درصد از دشت در محدوده آسیب پذیر واقع شده است که بیشتر در محدوده اطراف شهر بادرود و نواحی شرقی قرار دارد. همچنین نتایج مقایسه نقشه نیترات با نتایج مدل دراستیک بیانگر این است که مدل دراستیک با میزان نیترات اندازه گیری شده دارای همبستگی 74 درصد است.

آلودگی منابع آب زیرزمینی به علت نفوذ آلاینده ها از سطح زمین به سامانه آب زیرزمینی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که با کمبود کمی و کیفی منابع آب روبه رو هستند، یکی از معضلات جدی به شمار می آید. بنابراین ارزیابی آسیب پذیری آب زیرزمینی به منظور شناسایی مناطق دارای پتانسیل بالای آلودگی برای مدیریت منابع آب زیرزمینی امری ضروری است. در این پژوهش آسیب پذیری آبخوان دشت کرمانشاه در برابر آلودگی با استفاده از روش دراستیک مورد بررسی قرار گرفت. در مدل دراستیک هفت متغیر مؤثر در آسیب پذیری که شامل عمق سطح ایستابی، تغذیه ی خالص، محیط آبخوان، محیط خاک، توپوگرافی، محیط غیراشباع و هدایت هیدرولیکی است، به صورت هفت لایه ی رستری تهیه و پس از رتبه دهی و وزن دهی شاخص دراستیک تعیین، که مقدار آن ما بین 45 تا 115 حصول گردید. بنابراین هدف اصلی این پژوهش بهبود مدل دراستیک با استفاده از مدل بیان ژن که یکی از مدل های هوشمند که عملکرد خوبی را از خود نشان داده است و به صورت ترکیبی می تواند با مدل های دیگر هماهنگ شده و نتایج مورد پذیرشی را ارائه دهد استفاده گردید. بدین منظور متغیرهای دراستیک با طول دوره ی آماری 20 ساله (1378-1398) به عنوان ورودی مدل و غلظت نیترات به عنوان خروجی مدل تعریف شد. در مدل GEP داده ها به دو دسته آموزش و آزمایش تقسیم  و با استفاده از شاخص های آماریR2 ،NRMSE  و MAE نتایج شبیه سازی مدل بیان ژن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از توانایی بالای مدل در برآورد غلظت نیترات و بهبود مدل DRASTIC را داشت. برای صحت سنجی و بهبود مدل DRASTIC از روش امتیازبندی شاخص آماریR2  استفاده گردید. با حذف دو شاخص S و T فرمول اصلاح شده شاخص دراستیک بر پایه ی وزن ده ی به صورت (5D , 4R, 5A , 5I, 4C) حاصل گردید.

محدوده ماکو-بازرگان-پلدشت دارای آبخوان کمپلکس(آبرفتی-آهکی-بازالتی) است که برای ارزیابی منابع آبی این محدوده در آبان ماه 1400 به تعداد 60 نمونه با پراکندگی و توزیع مناسب از آبخوان کمپلکس منطقه و منابع آب سطحی برداشت شده و پس از آنالیز برای عناصر اصلی، فرعی و کمیاب، مقادیر نیترات، نیتریت و آمونیوم چندین برابر بالاتر از استاندارد نمایان شده است. هدف این پژوهش تعیین شاخص ریسک سلامت انسان (Human Health Risk Assessment) برای میزان ریسک ترکیبات ازته برای دو گروه بزرگسال و کودک که در معرض سطوح بالای ترکیبات نیتروژن از طریق آب آشامیدنی می باشد. نتایج نشان از احتمال وجود پتانسیل بالا برای مشکلات مرتبط با بیماری های غیر سرطان دارد و همچنین مشخص شد که کودکان نسبت به بزرگسالان در معرض خطر بیشتری برای تغییرات غیر سرطان زا هستند و نقشه نهایی ریسک غیرسرطانزایی مرتبط با بحث آشامیدن ارائه شد که بیانگر وجود ریسک بالا در قسمت های شمال غرب و جنوب شرق منطقه مورد مطالعه است و بیشترین ریسک مرتبط با بخش های پایین دست و منطقه تخلیه است که در آن منطقه آبخوان کاملا آبرفتی بوده و در این ناحیه فعالیت های کشاورزی گسترده ای در حال انجام است و این مهم ترین دلیل بر بالابودن آنومالی چندین برابری نیترات و باتبع آن بیشتر بودن HI از حد آستانه تعریف شده توسط USEPA برای ریسک غیرسرطانزایی بوده (HI>1)،که نشان دهنده در معرض ریسک بودن ساکنین منطقه است.

  امروزه استفاده از روشهای درون یابی برای تخمین متغیرهای فضایی در علوم آب، بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. با توجه به اهمیت اطلاع از وضعیت کیفیت آبهای زیرزمینی برای مصارف مختلف و همچنین زمان بر و هزینه بر بودن اندازه گیری پارامترهای کیفیت آب زیرزمینی در کل دشت، یافتن راهکاری برای تخمین آنها در دیگر مناطق دشت، امری ضروری به نظر می رسد. هدف از این پژوهش ارزیابی انواع روشهای درون یابی جهت بررسی و تحلیل مکانی غلظت یون نیترات و انتخاب بهترین روش درون یابی در دشت بیلوردی است. بدین منظور در مهر ماه 1392، تعداد 15 نمونه برداشته شدند و در آزمایشگاه آب شناسی دانشگاه تبریز مورد آنالیز قرار گرفتند. محدوده مطالعاتی با وسعت 289 کیلومترمربع در 45 کیلومتری شمال شرق تبریز قرار دارد و از نظر هیدرولوژیکی از زیر حوضه های دریاچه ارومیه محسوب می شود. در این دشت از انواع روشهای درون یابی شامل معکوس فاصله (IDW)، تابع شعاعی (RBF)، تخمین گر عام (GP)، تخمین گر موضعی (LP)، کریجینگ K)) و کوگریجینگ (CoK) در محیط نرم افزار Arc Map، برای پیش بینی مقادیر نیترات استفاده کردیم. مقادیر RMSEو نمودارهای رگرسیون حاصل از درون یابی نشان داد که روش تخمینگر موضعی با تابع چندجمله ای درجه 3 بهترین روش برای درون یابی توزیع یون نیترات در دشت بیلوردی است.