ارزیابی کیفیت منابع آب زیرزمینی شهرستان ورزقان با معرفی روش ترکیب غیرنظارت شده برای تعیین رده‌های قابلیت شرب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری هیدروژئولوژی، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز

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

چکیده

با توجه به انجام فعالیت‌های کشاورزی و معدنی گسترده و همچنین وجود آنومالی‌های نیترات و آرسنیک در دشت ورزقان، و وابسته بودن آب شرب این منطقه به این منابع، ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی از لحاظ شرب بسیار ضروری است. بدین منظور نتایج آنالیز منابع آب زیرزمینی دشت ورزقان در 39 نقطه نمونه‌برداری با احتساب 13 پارامتر موثر برای ارزیابی قابلیت شرب با جامع‌ترین سری پارامترها شامل عناصر اصلی، ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی، عناصر فرعی و کمیاب برای تعیین کیفیت آب شرب استفاده شد که در نتیجه بررسی‌ها از منظر ریسک سلامت مصرف‌کنندگان این منابع آبی و با توجه به استانداردهای سازمان بهداشت جهانی(WHO) و استاندارد تحقیقات صنعتی ایران(ISIRI)، تاثیرگذارترین این پارامترها در بحث کیفیت آب شرب، نیترات و آرسنیک است. در این پژوهش برای ارزیابی از شاخص‌های GQI و GWQI استفاده شد و با توجه به نقشه‌های خروجی این دو شاخص که نشان از تفاوت در تعیین رده‌های کیفیت آب شرب منطقه است، انتخاب یکی از این دو شاخص برای تعیین قابلیت شرب منابع آبی منطقه ممکن نبود در نتیجه برای اولین بار در این پژوهش با توجه به تفاوت موجود در خروجی‌های دو شاخص استفاده شده، جهت دستیابی به یک نقشه واحد که به‌طور دقیق‌تری بیان‌کننده رده‌های کیفیتی آب شرب منطقه باشد، روش ترکیب غیرنظارت‌شده معرفی و استفاده شد. نتایج پژوهش گویای این است که unsupervised method با داشتن CI بالاتر نسبت به نتایج دو شاخص ذکر شده، روش ایده‌آل تری برای ارزیابی کیفیت منابع آبی منطقه و تعیین صحیح‌تر رده‌های قابلیت شرب است.

کلیدواژه‌ها


Abessi, O., Saeedi, M., 2011. Groundwater Quality Index Development for Qazvin Province. Environmental Sciences 8, 117 - 128. (in Persian).
Adimalla, N., 2019. Groundwater Quality for Drinking and Irrigation Purposes and Potential Health Risks Assessment: A Case Study from Semi‑Arid Region of South India. Water Quality Exposure and Health 11, 109–123.
Babai, Y., Alavi Moghaddam, M., Qasemzadeh, F., Arbabzvar, M.H., 2007. Arsenic contamination of ground- water in the Kashmar Koohsorkh. Environmental Science and Technology 10, 31-5. (in Persian).
Babiker, I.S., Mohamed, M.A.A., Hiyama, T., 2007. Assessing ground water
quality using GIS. Water Resources Management 11, 699- 715.
Bouwer, H., 1987. Groundwater hydrology. McGraw-Hill, Lnc. 480.
Chander Kumar, S., Satyanarayan, Sh., Saumitra, M., Rina, K., 2011. Application of GWQI to assess effect of land use change on groundwater quality in lower Shiwaliks of Punjab: remote Sensing and GIS based approach. Water Resource Management 25, 1881-98.
Condon, M.R., Traver, R.G., Fergusson, W.B., Chadderton, R.A., 1993.  Parameter Estimation for a Groundwater Model. Water Resource Bulletin 29, 4-36.
Cordoba, E., Martinez A., Ferrer E., 2010. Water quality indicators: comparison of a probabilistic index and a general quality index, The case of the confederacion hidrografica del jucar(spain). Ecological Indicator 10, 1049 - 1054
Drinking water, Physical and chemical properties, 2009. Institute of Standards and Industrial Research of Iran. pp. 1053.
Elamassi, K.S., 2012. Assessment of groundwater quality multivariate and spatial analyses in Gaza governorate- Palestine., Master Degree Program, Environmental science. The Islamic University-Gaza, Faculty of Science.
EPA, 2003. Standard Operating Procedure for Groundwater Sampling. New England. The Office of Environmental Measurement and Evaluation.
Fernández-Cavia, J., Rovira, C., Díaz-Luque, P., Cavaller, V., 2014. Water quality index (WQI) for official tourist destination websites. Proposal for an assessment system. Tourism Manage Prospect 9, 5-13.
Freeze, R.A., Cherry, J.A., 1979. Groundwater. Englewood Cliffs, NJ, Prentice-Hall 604.
Fijani, E., Nadiri, A. A., Moghaddam, A. A., Tsai, F. T. C., Dixon, B., 2013. Optimization of DRASTIC method by supervised committee machine artificial intelligence to assess groundwater vulnerability for Maragheh–Bonab plain aquifer, Iran. Journal of Hydrology 503, 89-100.
Giljanovic, N.S., 1993. Water quality evaluation by index in Dalmata. Water Resources 33, 3423-3440.
Giordani G, Zaldívar J.M., Viaroli P., 2009. Simple tools for assessing water quality and trophic status in transitional water ecosystems. Ecological Indictors 9, 982-91.
Goher, ME., Hassan, AM., Abdel-Moniem, AH., El-Sayed, SM., 2014. Evaluation of surface water quality and heavy metal indices of Ismailia canal, Nile River, Egypt. Egyptian Journal of Aquatic Research 40, 225-233.
Helena, B., Pardo, R., Vega, M., Barrado, E., Ferrnandez, J.M, and Fernandez, L., 2000. Temporal  evalution of groundwater composition in an alluvial aquifer(Pisuerga River, Spin) by principal component analysis. Water Research 34, 807 - 816.
Housseini, D., Coulibaly, M., Rodriguez, J., 2004. Development of performance indicators for Small Quebec drinking water utilities. Environmental Management 73,  243-255.
Hurley, T., Sadiq, R., Mazumder, A., 2012. Adaptation and evaluation of the Canadian council of ministers of the environment water quality index (CCME WQI) for use as an effective tool to characterize drinking source water quality. Water Research 46, 3544-52.
Lobato, TC., Hauser-Davis, R.A., Oliveira, T.F., Silveira, A.M., Silva, H.A.N, Tavares, M.R.M., 2015. Construction of a novel water quality index and quality indicator for reservoir water quality evaluation: a case study in the amazon region. Journal of Hydrology 522, 674-683.
Machiwal, D., Madan, K.J., Bimal, C.M., 2011. GIS-based assessment and characterization of groundwater quality in a hard rock hilly terrain of western India. Environmental Monitoring Assessment 174, 645-663.
Mateo-Sagasta, J., Marjani, S., Turral, H., Burke, J., 2017. Water pollution from agriculture:   a global review. FAO IWMI 35.
Mohebbi, MR., Saeedi, R., Montazeri, A., Vaghefi, KA., Labbafi, S., Oktaie, S., 2013. Assessment of water quality in groundwater resources of Iran using a modified drinking water quality index (DWQI). Ecological Indictors 30, 28-34.
Mosaferi, M., Pourakbar, M., Shakerkhatibi, M., Fatehifar, E. & Belvasi, M., 2014. Quality modeling of drinking groundwater using GIS in rural communities, northwest of Iran. Journal of Environmental Health Science and Engineering 12, 1-14.
Nadiri, A.A., Asghari Moghaddam, A., Tsai, F.T-C, Fijani, E., 2013. Hydrogeochemical Analysis for Tasuj Plain Aquifer, Iran. Journal of Earth System 22, 1091-1105.
Nadiri, A.A., Sedghi, Z., Kazemian, N., 2018a. Optimization of DRASTIC method using ANN to evaluating of vulnerability of multiple Varzeqan. Iranian journal of Ecohydrology 4, 1089-1103. (In Persian).
Nadiri, A.A., Sedghi, Z., Khatibi, R., Gharekhani, M., 2017c. Mapping vulnerability of multiple aquifers using multiple models and fuzzy logic to objectively derive model structures. Science of The Total Environment 593-594, 75-90.
Nadiri, A.A., Sedghi, Z., Khatibi, R., Sadeghfam, S., 2018b. Mapping specific vulnerability of multiple confined and unconfined aquifers by using artificial intelligence to learn from multiple DRASTIC frameworks. Journal of Environmental Management 227, 415-128.
Rahmani, Z., Khoshneviszadeh, A., Rezaei Kalantari, R., 2014. Evaluation of Boiin Zahra drinking water quality with GWQI. Scientific Journal of Alborz Medical University 2, 147-155. (In Persian).
Rajdeep, K., Singh, R.V., 2011. Assessment for different groundwater quality parameters for irrigation purposes in bikaner city, rajasthan. Journal of Applied Sciences in Environmental Sanitation 6, 385 -392.
Rosado, J.L., Ronquillo, D., Kordas, K., Rojas, O., Alatorre, J., Lopez, P., 2007. Arsenic exposure and cognitive performance in Mexican schoolchildren. Environmental Health Perspectives 115, 1371.
Simoes, F.S., Moriera, A.B., Bisinoti, M.C., Gimenez, S.M.N., Yabe, M.J.S., 2008. Water quality index as a simple indicator of aquaculture effects on aquatic bodies. Ecological Indicators  8, 476-484.
Sorensen, J.P.R., Lapworth, D.J., Nkhuwa, D.C.W., Stuart, M.E., Gooddy, D.C., Bell, R.A., Chirwa, M., Kabika, J., Liemisa, M., Chibesa, M., Pedley, S., 2015. Emerging contaminants in urban groundwater sources in Africa. Water Resarch 72, 51–63.
Terrado, M., Barceló, D., Tauler, R., Borrell, E., De Campos, S., Barceló, D., 2010. Surface-water-quality indices for the analysis of data generated by automated sampling networks. Trends Analual Chemistry 29, 40-52.
Todd, D.K., 1980. Groundwater Hydrology. Second Ed., John Wiley & Sons Inc., pp.  535.
Tziritis, E., Panagopoulos, A., Arampatzis, G., 2014. Development of an operational index of water quality (PoS) as a versatile tool to assist groundwater resources management and strategic planning. Journal of Hydrology 517, 339-50.
WHO (World Health Organization), 2008. Guidelines for Drinking Water Quality, Second addendum, Vol. 1, Recommendations, -3rd ed., ISBN 9789241547604, pp. 1-515.
Wolfe, A.H., Patz, J.A., 2002. Reactive nitrogen and human health: acute and long-term implications. Ambio 31, 5-120.
Yidana, S.M., Banoeng-Yakubo, B., Akabzaa, T.M., 2010. Analysis of groundwater quality using multivariate and spatial analyses in the Keta basin, Ghana. Journal of African Earth Science 58, 220-34.