بررسی وضعیت هیدروشیمیایی آبخوان دشت خوی و تعیین منشأ آنومالی‌های احتمالی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آب زیرزمینی، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

2 دانشیار، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

3 پژوهش‌گر پسادکتری، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

چکیده

دشت خوی یکی از مراکز اصلی صنعتی و کشاورزی استان آذربایجان غربی می‌باشد که آب مورد نیاز کشاورزی، صنعت و شرب این دشت عموماً توسط آب‌های زیرزمینی تأمین می‌شود، لذا کیفیت آب‌های در دسترس این دشت بسیار مهم به‌نظر می‌رسد. کیفیت آب‌های زیرزمینی عمومأ وابسته به فرآیندهای هیدروژئوشیمیایی حاکم بر سیستم منابع آبی می‌باشد. به این منظور برای درک بهتر فرآیندهای هیدروشیمیایی در آبخوان دشت خوی، روش‌های گرافیکی و آماری چندمتغیره برای تفسیر نتایج به‌دست آمده از آنالیز تعداد 54 نمونه برداشت شده از منابع آب زیرزمینی در شهریور ماه سال 1395 به‌کار برده شد و مشاهده گردید که مقدار آرسنیک بیشتر از حد استاندارد جهانی برای شرب است. نتایج دیاگرام پایپر و دورو نشان داد که تیپ غالب آب زیرزمینی در منطقه کربناته کلسیک و منیزیک، کلروره سدیک و تیپ مختلط است. در آنالیز خوشه‌ای سلسله‌مراتبی، نمونه‌ها در دو خوشه اصلی و پنج زیرخوشه قرار گرفتند. نمودارهای استیف مربوطه، نشانگر هشت گروه کلی با منشأ شور، آهکی، بازالتی، ترکیب آذرین و آهکی، ترکیب شور و شیل، ترکیب شیل و آهک (مارن) و اختلاطی تشخیص داده شد. نتایج روش تحلیل عاملی، مدلی سه مؤلفه‌ای را برای داده‌ها پیشنهاد نمود. در مؤلفه نخست سدیم، کلر، سولفات، بیکربنات، کلسیم و منیزیم به‌هم وابسته بودند، در مؤلفه دوم نیترات و آرسنیک با همدیگر ارتباط داشتند، درحالی‌که در مؤلفه سوم آهن به‌طور جزئی با بقیه در ارتباط بود. عامل‌های اول و سوم منشأ زمین‌زاد و بخشی از عامل دوم، منشأ زمین‎‌زاد و بخشی منشأ انسان‌زاد دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Hydrochemical Characteristics Investigation of Khoy Plain Aquifer and Determination of Probable Anomalies Sources

نویسندگان [English]

  • Elham Akbari 1
  • Ata Allah Nadiri 2
  • Fariba Sadghi Aghdam 3
1 Ph.D. Student in Hydrogeology, Department of Earth Sciences, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
2 Associate Professor, Department of Earth Sciences, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
3 Ph.D. in Hydrogeology, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Khoy plain is one of the main industrial and agricultural centers in West Azerbaijan province that the water requirement for agriculture, industry and drinking water is generally supplied by groundwater. Therefore, the quality of available water seems very important in this area. Groundwater quality is generally dependent on hydrogeochemical processes that regnant the water resources system. For this purpose, in order to better understand the hydrochemical processes in Khoy plain aquifer, graphical and multi-variable statistical methods were used to interpret the results obtained from the analysis of 54 samples taken in September 2016 from groundwater resources. The results of the Piper diagram and the expanded Durov diagram shows that the groundwater type in the region is mostly calcium and magnesium carbonate, sodium chloride and the mixed type. In hierarchical cluster analysis, the samples are placed in two main clusters and five sub-clusters. The Stiff graphs identified eight general groups with saline, calcareous, basaltic, igneous and calcareous composition, Saline shale composition, shale and lime composition (Marne) and mixed type. The results of the factor analysis method suggested a three-component model for the data. In the first component, sodium, chloride, sulfate, bicarbonate, calcium and magnesium were interdependent; in the second component, nitrate and arsenic were linked; while in the third component, iron was partially related to the others. The first and third factors have geogenic sources and the second factor shows both geogenic and anthropogenic sources for groundwater contaminants.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Arsenic
  • Hydrochemical processes
  • Graphical methods
  • Multivariate statistical methods

مراجع

  1. Akosua Loh, Y. S., Akurugu, B. A., Manu, E., & Aliou, A. S. (2020). Assessment of groundwater quality and the main controls on its hydrochemistry in some Voltaian and basement aquifers, northern Ghana. Groundwater for Sustainable Development,  10, 100296.
  2. Armannsson, H. (1999). Geochemistry of the Earth's Surface:Proceedings of the 5th international symposium, Reykjavik. CRC Press, 580 pp.
  3. Asghari Moghadam, A. (2010). Principles of groundwater recognition. Tabriz University Press. (In Persian).
  4. Asghari Moghadam, A., & Jalali, L. (2015). Investigation of arsenic anomalies and its possible origin in groundwater of Khoy plain. Scientific Quarterly Journal, Geosciencs, (Engineering and Environmental Geology), 24(94), 147-154. (In Persian).
  5. Asghari Moghadam, A., Nadiri, A. A., & Sadeghi Aghdam, F. (2020). Investigation of hydrogeochemical properties of groundwater in Naqadeh plain aquifer and heavy metal pollution index (HPI). Scientific Quarterly Journal of Geosciences, 29(115), 97-110. (In Persian).
  6. Cloutier, V., Lefebvre, R., Therrienn, R., & Savard, M. M. (2008). Multivariate statistical analysis of geochemical data as indicative of the hydrogeochemical evolution of groundwater in a sedimentary rock aquifer system. Journal of Hydrology, 353(4), 294-313.
  7. Dalton, M. G., & Upchurch, S. G. (1978). Interpretation of hydrochemical faces by factor analysis. Journal of Groundwater. 16(4), 228- 233.
  8. Fetter, C. W. (1999). Contaminant hydrogeology, second edition, Prentic Hall, Inc. 500.
  9. Fijani, E, Moghadam, A. A, Tsai, F. T. C., & Tayfur, G. (2017). Analysis and assessment of hydrochemical characteristic of Maragheh- Bonab plain aquifer. Northwest of Iran. Journal of Water Resource Management, 31(3), 765-780.
  10. Garcia, S. A., Moyano, A., & Mayorga, P. (2005). High Arsenic contents in groundwater of central Spain. Environ Geo, l47, 847-854.
  11. Hounslow, A. W. (1995). Water quality data analysis and interpretation. 1nd ed. Florida: CKC press.
  12. Houshanghi, N., Al Sheykh, A. A., Nadiri, A. A., & Asghari Moghadam, A. (2015). Evaluation of interpolation and fuzzy methods in estimating groundwater arsenic content (Case study: Khoy plain aquifer). Ecohydrology, 2(1), 63-77. (In Persian).
  13. Jalali, L., & Asghari Moghadam, A. (2013). Detection of hydrogeochemical status and salinity trend in Khoy plain groundwater aquifer by statistical and hydrochemical methods, Journal of Environmental Science, 39(2), 113-122. (In Persian).
  14. Khanoranga, S. K. (2019). An assessment of groundwater quality for irrigation and drinking purposes around brick kilns in three districts of Balochistan province, Pakistan, through water quality index and multivariate statistical approaches. Journal of Geochemical Exploration, 197, 14-26.
  15. Liu, C. W., Lin, K. H., & Kuo, Y. M. (2003). Application of factor analysis in the assessment of groundwater quality in a black food disease area in Taiwan. Journal of Science of Total Environment, 313, 77-89.
  16. Mahab Ghods, Consulting Engineers. (1985). Location plan of Iranian border rivers, Turkey, Khoy plain groundwater studies, Volume 23. (In Persian).
  17. Nabavi, M. H. (1976). An Introduction to the geology of Iran, Earth sciences. (In Persian).
  18. Nadiri, A. A., Asghari Moghadam, A., Sadeghi Aghdam, F., & Aghaei, H. (2012). Study of arsenic anomaly in Sahand Dam water resources. Ecology, 38(3), 61-74. (In Persian).
  19. Nadiri, A., Asghari Moghaddam, A., Sadeghi Aghdam, F., & Naderi, K. (2015). Evaluation of salinity and arsenic as destructive factors of surface and groundwater quality (Sahand Dam catchment area). Journal of Hydrogeomorphology, 4, 79-99. (In Persian).
  20. Nadiri, A. A., Asghari Moghaddam, A., Tsai, F. T. C., & Fijani, E. (2013). Hydrogeochemical analysis for Tasuj plain aquifer, Iran. Journal of Earth system Science, 122(4), 1091-1105
  21. Nadiri, A. A., Sadeghi Aghdam, F., Khatibi, R., & Asghari Moghaddam, A. (2018). The problem of identifying arsenic anomalies in the basin of Sahand dam through risk-based 'soft modelling'. Science of the Total Environment, 613–614, 693–706.
  22. Nadiri, A. A., Sedghi, Z., Khatibi, R., & Gharakhani, M. (2017). Mapping vulnerability of multiple aquifer using
    multiple models and fuzzy logic to objectively derive model structures. Science of Total Environment Journal, 593-594, 75-90.
  23. Norouzi, H., & Asghari Moghadam, A. (2019). Determination of groundwater salinity source using hydrochemical properties and factor analysis method. Rangeland and Watershed Management. Iranian Journal of Natural Resources, 72(1), 291-310. (In Persian).
  24. Piper, A. M. (1944). A graphical procedure in the geochemical interpretation of water analyses. American Geophysical Union, 25, 914-923.
  25. Singhal, B. B. S., & Gupta, R. P. (19990. Applied Hydrogeology of Fractured Rocks. Kluwer Academic Publisher. pp. 400.
  26. Stiff, H. A. (1951). The interpretation of chemical water analysis by means of patterns. Journal of Petroleum Technology, 3(10), 60-62.
  27. Stossel, R. K. (1997). Delineating the chemical compositions of the salinity source for saline groundwater: An example from east- central Canadian Parish. Luisiana. Groundwater, 35, 409-417.
  28. Voundouris, K., Panagopoulos, A., & Koumantakis, J. (2000). Multivariate statistical analysis in the assessment of hydrochemistry of the Northern Korinthia Prefecture Alluvial Aquifer system (Peloponnese, Greece). Journal of Natural Resource Research, 9(2), 135-145.
  29. Waychunase, G. A., Rea, B. A., Fuller, C. C., & Davis, J. A. (1993). Surface chemistry of ferrihydrite, Part 1. EXAFS. Studiesof the geometry of co precipitated and adsorbed arsenate. Geochim Cosmochim Acta, 57, 2251-2269.
  30. Wang, L. G., Li, X. L., Liu, L., & Han, L. (2004). Research on mechanism of groundwater pollution from mine water in abandoned mines. Journal of Coal Science and Engineering (China), 14(2), 294-298.
  31. (2008). Guidelines for Drinking-water Quality. Third Edition Incorporating the First and Second Addenda, Vol. 1. World Health Organization (WHO) Press, Geneva, Switzerland, p. 306.
  32. Xiao, J., Wang, L., Chai, N., Liu, T., Jin, Z., & Rinklebe, J. (2021). Groundwater hydrochemistry, source identification and pollution assessment in intensive industrial areas, eastern Chinese loess plateau. Environmental Pollution, 278, 116930.
مدیریت آب و آبیاری
دوره 11، شماره 4
بهمن 1400
صفحه 867-883

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار