ارزیابی کیفیت آبخوان دشت جیرفت جهت مصارف شرب با استفاده از شاخص کیفیت آب زیرزمینی

مقاله پژوهشی

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 60، بهار 1401 صص 183-197

ارزیابی کیفیت آبخوان دشت جیرفت جهت مصارف شرب با استفاده از شاخص کیفیت آب زیرزمینی

محمد فاریابی[1]^*

Faryabi753@yahoo.com

روح الله شجاع حیدری[2]

تاریخ دریافت: 12/08/97                                                                                                           تاریخ پذیرش: 19/04/98

چکیده

زمینه و هدف:  آب زیرزمینی مهم­ترین منبع تامین آب در مناطق خشک و نیمه خشک است. به همین دلیل حفاظت کمی و کیفی آن نقش مهمی در توسعه این مناطق دارد. هدف این تحقیق این  است که از پارامترهای کیفی آب زیرزمینی جهت ارائه شاخص کیفیت آب زیرزمینی استفاده نماید.

 روش بررسی: در این مقاله کیفیت آب زیرزمینی دشت جیرفت با استفاده از شاخص کیفیت آب زیرزمینی  (GWQI) بررسی شده است. ابتدا نحوه محاسبه شاخص بحث شده و سپس کیفیت آب زیرزمینی توسط آن مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه علاوه بر کاتیون­ها و آنیون­های اصلی آب زیرزمینی از پارامترهایی مانند نیترات و فسفات و آرسنیک نیز استفاده شده است.

یافته ­ها: الگوی پراکندگی مکانی یون­های اصلی تحت تاثیر زمین­شناسی منطقه و جهت جریان آب زیرزمینی قرار دارد. غلظت یون­های اصلی و فرعی در اغلب نقاط دشت پایین تر از حد استاندارد است.

نتیجه گیری: آب زیرزمینی در بخش وسیعی از دشت جیرفت دارای کیفیت مناسبی برای شرب است.تغذیه آب زیرزمینی توسط مخروط افکنه­های حاشیه دشت مهمترین عامل ایجاد کیفیت مناسب آب زیرزمینی است. مقایسه نقشه­ پهنه­بندی شاخص کیفیت آب زیرزمینی و کلاس­بندی نمونه­­های آب توسط روش شولر نشان­دهنده مفید بودن شاخص کیفیت آب زیرزمینی جهت ارزیابی کیفیت آبخوان­ است.

واژه­های کلیدی: آب زیرزمینی، پارمترهای شیمیایی، شاخص کیفیت آب، دشت جیرفت.

Human and Environment, No. 60, Spring 2022, pp.183-197

Assessment of Groundwater Quality of Jiroft Plain for Drinking Water Using Groundwater Quality Index

Mohammad Faryabi[3]*

Faryabi753@yahoo.com

Rouhollah Shojaheidari[4]

Abstract

Aim and scope: Groundwater is the most important source of water supply in arid and semi-arid regions. For this reason, its quantitative and qualitative protection plays an important role in the development of these areas. This study aimed to use groundwater quality parameters to develop a groundwater quality index.

Methodology: The groundwater quality of Jiroft plain was studied using the groundwater quality index (GWQI). First, the calculation process of mentioned index was discussed and then the quality of groundwater was investigated by it. In this study, parameters such as nitrate, phosphate and arsenic were also assessed in addition to the main cations and anions of groundwater.

Finding: The spatial distribution pattern of the main ions is influenced by the geological units and the direction of groundwater flow. The concentration of major and minor ions is lower than permissible limits in most parts of the plain.

Conclusion: According to the results, the groundwater has good quality for drinking water in the most parts of the Jiroft plain. Groundwater recharge by surrounding alluvial fans is the main cause of the good quality of groundwater. Comparison of the map of groundwater quality index zonation with classification of groundwater samples using Schuller method shows the usefulness of groundwater quality index for evaluating the quality of groundwater.

Key Words: Groundwater, Chemical parameters, Water quality index, Jiroft plain.

زمینه و هدف

آب زیرزمینی تقریباً در تمام مناطق در زیر زمین وجود دارد، اما نه در یک آبخوان وسیع و نامحدود بلکه در هزاران سیستم آبخوان با شرایط زمین­شناسی و هیدروژئولوژیکی متفاوت (1). کیفیت منابع آب زیرزمینی بستگی به کیفیت آب تغذیه­ای، بارش­های جوی، آب­های سطحی و فرآیندهای ژئوشیمیایی زیرسطحی دارد (2). تغییرات زمانی در منشاء و کیفیت آب تغذیه­ای، فاکتورهای بشری و هیدرولوژیکی ممکن است باعث تغییرات دوره­ای در کیفیت آب زیرزمینی شوند. حوضه­های آبرفتی بدلیل جذب و انتقال فاضلاب­های خانگی، صنعتی و کشاورزی، نسبت به آلودگی بسیار آسیب­پذیرند. بنابراین کنترل آلودگی آب و پایش کیفیت آنها از اهمیت زیادی برخوردار است (3).

آب زیرزمینی مهمترین منبع تامین آب شرب در دشت جیرفت است. در سال­های اخیر رشد جمعیت و به تبع آن رشد فزآینده فعالیت­های کشاورزی در این منطقه باعث تهدید کمیت و کیفیت منابع آب زیرزمینی شده است. دوره­های خشکسالی طولانی نیز باعث تشدید این اثرات مخرب شده­اند. بنابراین ارزیابی کیفیت آب در دشت جیرفت اهمیت زیادی دارد.

روش­های سنتی ارزیابی کیفیت آب شامل مقایسه جداگانه پارامترهای کیفی آب با محدوده استاندارد خود هستند. هر چند که این روش­ها ساده­اند اما یک ارزیابی صحیح از وضعیت کیفی آب بیان نمی­کنند (4).  بعلاوه روش­های سنتی شامل محدوه وسیعی از پارامترهای کیفی هستند که امکان اندازه­گیری آنها به دلیل محدودیت­های زمانی و اقتصادی به سادگی امکان­پذیر نیست. برای حل این مسئله شاخص کیفی آب را می­توان استفاده کرد (4). در سال­های اخیر شاخص­های مختلفی جهت ارزیابی کیفیت آب­های سطحی و زیرزمینی توسعه یافته است مانند [5]WQI، NSFWQI[6]، [7]GQI و.... در زمینه بررسی کیفیت آب با استفاده از روش شاخص کیفیت آب مطالعات زیادی در داخل و خارج از کشور انجام شده که در ادامه به برخی از آن­ها اشاره می­شود.

عزیزی و محمدزاده (5) با استفاده از شاخص کیفیت آب  به بررسی کیفیت آب دشت امامزاده جعفر گچساران پرداختند. نتایج این تحقیق نشان داد که آب زیرزمینی در بیشتر نقاط دشت دارای کیفیتی عالی تا خوب و فقط در بخش شمال غربی آن، به دلیل عبور آب از لایه­های تبخیری سازند گچساران، دارای کیفیت بد تا خیلی بد است. دشتی برمکی و همکاران (6) کیفیت آب زیرزمینی دشت لنجانات اصفهان را با استفاده از شاخص کیفیت آب بررسی کردند. نتایج این مطالعه نشان داد که کیفیت آب­زیرزمینی در  این منطقه متوسط و نسبتاً خوب است.  اصغری مقدم و همکاران (7) از روش  شاخص کیفیت آب در ارزیابی کیفیت آب زیـرزمینی دشت مهربان، بر اساس استانداردهای سازمان بهداشت جـهانی ([8]WHO) و اسـتاندارد تحقیقات صنعتی ایران استفاده کردند. نتایج این مطالعه نشان داد که آب‌ زیرزمینی دشت مهربان از نظر کیفیت، بین رده‌های کاملاً نامطلوب تا مناسب قرار می‌گیرند. نوری و همکاران (4) به بررسی پارامترهای مورد استفاده در محاسبه شاخص NSFWQI توسط محققان مختلف پرداختند. ایشان بیان کردند که استفاده از پارامترهای کیفی دیگر بجای پارامترهای اصلی شاخص NSFWQI باعث ایجاد خطا در تعیین وضعیت کیفی آبهای سطحی می­شود. خیری و خادمی (8) کیفیت آب زیرزمینی آبخوان نوشهر- نور در استان مازندران را با استفاده از شاخص GQI بررسی کردند. بر این اساس کیفیت آب منطقه برای مصارف شرب مناسب گزارش شده است. بابیکر و همکاران (9) شاخص کیفیت آب زیرزمینی (GQI) را با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی توسعه دادند. این محققان بیان کردند که این شاخص می­تواند نشان­دهنده تاثیر منابع مختلف آلاینده بر آب­ زیرزمینی باشد. واسانتهاویگر و همکاران (2) کیفیت آب زیرزمینی در یکی از حوضه­های آبریز هندوستان را با استفاده از شاخص کیفیت آب مطالعه کردند. نتایج این تحقیق نشان داد که پارامترهای مانند هدایت الکتریکی و کلراید تاثیر زیادی بر شاخص کیفیت آب دارند. گبروهیوات و همکاران (10) با استفاده از شاخص  WQIکیفیت آب زیرزمینی در شمال اتیوپی را بررسی کردند. بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق، تمام نمونه­های آب زیرزمینی در رده خوب قرار گرفته و برای اهداف شرب مناسب هستند. پکیالاکشمی و همکاران (11) کیفیت آب زیرزمینی منطقه تامیل نادو هندوستان را با استفاده شاخص کیفیت آب زیرزمینی (GQI) مورد مطالعه قرار دادند. این محققان بیان کردند که کیفیت آب زیرزمینی در بخش وسیعی از منطقه برای مصرف شرب نامطلوب است.  نصرآبادی و پویان عباسی (12) شاخص کیفی آب زیرزمینی شهر تهران را در 71 حلقه چاه در شهر تهران بررسی کردند. با توجه به نتایج، عدد شاخص کیفیت آب زیرزمینی با روش سازمان بهداشت جهانی تعیین شد. مقایسه شاخص کیفیت آب در دو سال متوالی نشان داد که میزان کیفیت آب در سال 1391 نسبت به سال 1390 کاهش یافته است. همچنین مشخص گردید بخش­های شرقی و جنوبی تر شهر تهران دارای کیفیت پایین تر آب جهت مصرف شرب هستند. حشمتی و بیگی هرچگانی (13) کیفیت شرب آب زیرزمینی شهرکرد براساس شاخص کیفیت آب زیرزمینی ارزیابی کردند. بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق کیفیت آبخوان در شمال غربی خوب است و به طرف جنوب کیفیت آب زیرزمینی کاهش می­یابد. تحلیل حساسیت به روش حذف تک نقشه­ نشان داد شاخص کیفیت آب زیرزمینی در سفره شهرکرد نسبت به کل جامدات محلول و تا اندازه­ای یون سدیم حساس است. خسروی و همکاران (14) برای بررسی وضعیت تغییرات زمانی و مکانی کیفیت آب زیرزمینی در دشت یزد- اردکان از شاخص کیفیت آب (GQI)
 استفاده کردند. نتایج نشان داد که  آب زیرزمینی دشت یزد- اردکان در کلاس های متوسط و قابل قبول قرار می­گیرد.  با توجه به نتایج به دست آمده سه پارامتر کل مواد جامد محلول،  سدیم و کلراید بیشترین تأثیر در مقدار شاخص کیفیت آب زیرزمینی را دارند.  بندقرایی و همکاران (15) جهت ارزیابی و تهیه نقشه پهنه بندی کیفیت آب زیر زمینی منطقه غرب کوهسرخ از شاخص کیفیت آب زیرزمینی (GQI) در محیط GIS استفاده کردند. نتایج این مطالعات نشان داد که مقدار شاخص GQI بین 9/82 تا 8/94 متغیر است و آب زیرزمینی منطقه از نظر استاندارد های آب آشامیدنی در رده کیفیت مناسب تا قابل قبول قرار می­گیرد. همچنین مقدار شاخص GQI از طرفین به سمت مرکز منطقه کاهش یافته است که می­تواند متأثر از عوامل زمین شناسی از قبیل لیتولوژی و جهت جریان و همچنین سیستم هیدروترمال فعال در منطقه باشد.

در اغلب تحقیقاتی که در ایران انجام شده از پارامترهایی مانند کل جامدات محلول، هدایت الکتریکی و غلظت یون­های کلسیم، سدیم، منیزیوم، پتاسیم، بی­کربنات، سولفات و کلراید برای محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی استفاده شده و پارامترهایی که شاخص­های آلودگی آب زیرزمینی هستند، کمتر مورد استفاده قرار گرفته­اند. اکثر تحقیقات انجام شده نیز معمولاً به ارائه مقدار کمی این شاخص بسنده کرده­ و کمتر به پهنه بندی این شاخص پرداختند. علاوه بر این موارد، در مطالعات قبلی مقایسه شاخص کیفیت آب زیزمینی با روش­های سنتی تعیین کیفیت آب مانند روش شولر (16) انجام نشده است. در این تحقیق سعی شده است تا از پارامترهای معمول کیفی آب زیرزمینی همراه با پارامترهایی مانند  نیترات، فسفات و آرسنیک جهت محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی (^[9]GWQI) استفاده شود. همچنین از قابلیت­های سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) جهت پهنه­بندی این شاخص و عوامل موثر بر وضعیت کیفی آب زیرزمینی استفاده شده است.

روش بررسی

منطقه مورد مطالعه

حوزه آبریز دشت جیرفت بخشی از حوضه غربی جازموریان است که بین طول­های جغرافیایی َ30 °57 و °58 شرقی و عرض­های جغرافیای َ15 °28 و َ45 °29 شمالی، در جنوب شرقی ایران قرار گرفته است. وسعت دشت جیرفت 1405 کیلومتر مربع است و ارتفاع آن از سطح دریا بین 400 تا 500 متر متغیر می­باشد. شیب کلی این حوضه ازسمت شمال به سمت جنوب و متوسط بارندگی سالانه آن 170 میلی­متر است. در دشت جیرفت چندین رودخانه دائمی و فصلی جریان دارند که مهمترین آنها رودخانه هلیل­رود است. منطقه مورد مطالعه بخشی از حوزه رسوبی ساختاری ایران مرکزی است. تاثیر نیروهای تکتونیکی بصورت نیروهای کششی و فشارشی، شکستگی­ها و گسل­های فراوانی را در این منطقه ایجاد کرده است. این گسل­ها سبب شده­اند که حوزه آبریز دشت جیرفت بصورت یک دره فروافتاده درآید. رسوبات آبرفتی این دره پس از فرسایش کوه­های اطراف، توسط رودخانه­های هلیل­رود و شور از طریق مسیل­هایی به داخل دشت هدایت و رسوبگذاری شده­اند (17). حاشیه شمال و شرق دشت جیرفت توسط سنگ­های آذرین (گرانیت، گرانودیوریت و دیوریت)، رسوبات آبرفتی و مخروط­افکنه­های کواترنری مشخص می­شود. در حاشیه غربی، مخروط افکنه­های جوان دوره کواترنر و سنگ­هایی از قبیل ماسه­سنگ و کنگلومرای نئوژن مشاهده می­شود. حاشیه جنوبی دشت نیز توسط رسوبات ماسه­ای و کنگلومرای سست نئوژن مشخص می­گردد (شکل1). قدیمی­ترین واحدهای سنگ­شناسی منطقه را شیست­های سرسیتی همراه با تناوبی از فیلیت و آمفیبولیت به سن احتمالی پرمین تشکیل می­دهند. دشت جیرفت از رسوبات کواترنری تشکیل شده است و شامل دو آبخوان آزاد و تحت­فشار است، البته آبخوان تحت فشار به سمت حواشی دشت محدود شده و به آبخوان آزاد تبدیل می­شود. هر چه از قسمت شمالی به طرف مرکز دشت نزدیک می­شویم، آبرفت­ها ریزدانه­تر شده و از قطعات سنگی بزرگ، قلوه­سنگ و شن به ماسه، رس و سیلت تبدیل می­شوند (17). جهت کلی جریان آب زیرزمینی از شمال شرقی به سمت جنوب و جنوب غرب دشت است.

روش­ تحقیق

جهت بررسی کیفیت شیمیایی آب زیرزمینی دشت جیرفت 30 نمونه آب از چاه­های کشاورزی منطقه مورد مطالعه جمع­آوری شد. موقعیت ایستگاه­های نمونه­برداری در شکل 1 ارائه شده است. نمونه­ها جهت اندازه­گیری کاتیون­ها و آنیون­های اصلی، آرسنیک، نیترات و فسفات به آزمایشگاه منتقل شدند.

شکل 1- نقشه زمین­شناسی منطقه مورد مطالعه همراه با موقعیت ایستگاه­های نمونه­برداری

Figure 1- Geological map of the study area and location of sampling station

در این تحقیق از پارامترهای هیدروژئوشیمیایی آب زیرزمینی جهت محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی  (GWQI) استفاده شده است. امتیاز بندی شاخص کیفیت آب زیرزمینی جهت کمی­کردن کیفیت کلی آب انجام شده است. شاخص کیفیت آب به عنوان یک تکنیک امتیازدهی^[10] است که تاثیر ترکیبی^[11] هر کدام از پارامترهای کیفی بر کیفیت کلی آب را مشخص می­کند (18). از مزایای این روش مقایسه کیفیت آب آبخوان­های مختلف با محاسبه میانگین این شاخص برای هر آبخوان است. در ضمن با استفاده از تغییرات زمانی این شاخص می­توان تغییرات کیفیت آب زیرزمینی را نسبت به زمان نشان داد که می­تواند جایگزین بسیار خوبی برای کموگراف آبخوان باشد.

جهت محاسبه  شاخص کیفیت آب زیرزمینی چهار مرحله وجود دارد (2):

مرحله اول: وزن دهی به پارامترها

پارامترهای کیفی آب بر اساس اهمیت نسبی هر کدام در کیفیت کلی آب جهت مصارف شرب وزن­دهی می­شوند. بیشترین وزن به پارامترهایی مانند نیترات، مجموع مواد جامد محلول، کلراید، آرسنیک و سولفات داده می­شود، زیرا این پارامترها در ارزیابی کیفی آب مهم­ترند (14). به پارامترهای دیگر نیز با توجه به اهمیت­شان وزنی بین 1 تا 5 تعلق می­گیرد.

مرحله دوم: محاسبه وزن نسبی پارامترها

 وزن نسبی هر پارامتر با توجه به رابطه زیر محاسبه می­شود (2): 

(1)

که در این رابطه  W_iوزن نسبی، w_i وزن هر پارامتر و n تعداد پارامترها است.

مرحله سوم: محاسبه امتیاز کیفی

در این مرحله امتیاز کیفی برای هر پارامتر با توجه به فرمول زیر محاسبه می­شود (2):

(2)                                      

 که در این رابطه q_i مقیاس امتیاز کیفی، C_i غلظت هر پارامتر در نمونه­های آب بر حسب میلی­گرم در لیتر و S_i استاندارد سازمان
بهداشت جهانی برای همان پارامتر است.

مرحله چهارم: محاسبه شاخص کیفی آب زیرزمینی

 در نهایت برای محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی از فرمول زیر استفاده می­شود (2):

(3)                                     

پس از محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی، کیفیت آب جهت مصرف شرب بر اساس جدول 1 رتبه­بندی می­گردد.

جدول1 -رتبه­بندی کیفیت آب زیرزمینی بر اساس شاخص کیفیت آب (10)

Table 1- Classification of groundwater quality based on water quality index (10)

یافته­ها

نمایه­های آماری پارامترهای کیفی نمونه­های آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه در جدول 2 ارائه شده است. با توجه به این جدول یون­های سدیم، سولفات و کلراید بیشترین تغییرات را در آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه نشان می­دهند.

در این مطالعه استانداردهای کیفی آب شرب سازمان بهداشت جهانی (19) برای محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفته­اند (جدول 3). وزن و وزن نسبی پارامترهای کیفی آب نیز در جدول 3 ارائه شده­ است. این وزن­ها بر اساس اهمیت پارامترهای مختلف در تعیین کیفیت آب و با مراجعه به تحقیقات قبلی در مورد شاخص کیفیت آب تعیین شده­اند.  امتیاز کیفی (q_i) برخی از پارامترهای شیمیایی آب زیرزمینی نیز در شکل 2 ارائه شده است.  همان­طور که در این شکل مشاهده می­شود پارامترهای اصلی آب زیرزمینی مانند کل جامدات محلول، یون سولفات، یون سدیم و یون کلراید بیشترین امتیاز کیفی را در بخش­های جنوبی منطقه مورد مطالعه نشان می­دهند و در واقع بدترین آب از لحاظ این یون­ها در بخش جنوبی منطقه، که خروجی آب زیرزمینی از دشت جیرفت است، مشاهده می­شود. یون­های نیترات و آرسنیک الگوی متفاوتی از امتیاز کیفی را در مقایسه با یون­های اصلی آب زیرزمینی نشان می­دهند. این الگوی متفاوت نشان­دهنده منشاء متفاوت این آلاینده­ها است. الگوی پراکندگی مکانی یون­های اصلی عمدتا تحت تاثیر زمین­شناسی منطقه و جهت جریان آب زیرزمینی قرار دارد (17). به عبارت دیگر منشاء یون­های اصلی زمین­زاد است. در صورتی­که غلظت یون­های آرسنیک و نیترات تحت تاثیر فعالیت­های انسانی قرار گرفته و این یون­ها دارای منشاء انسان­زاد می­باشند. الگوی پراکندگی مکانی یون­های آرسنیک و نیترات از جهت جریان آب زیرزمینی پیروی نمی­کند و منشاء آنها نیز عمدتاً مربوط به
فعالیت­های کشاورزی است (20). 

       با توجه به موارد بالا فرمول محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه را  می­­توان به صورت زیر نوشت:

GWQI= (0.00013×TDS) + (0.00052×Cl^-) + (0.00052× SO₄^2-) + (0.0043× PO₄^3-) + (0.0029× NO₃^-) + (13×As) + (0.0011× Ca²⁺) + (0.0027× Mg²⁺) + (0.00055× Na⁺) + (0.0042× K^-)                        (4)

جدول 2- نمایه­های آماری پارامترهای شیمیایی نمونه­های آب زیرزمینی (میلی­گرم در لیتر)

Table 2- Statistical parameters of chemical properties of groundwater samples (mg/l)

جدول 3- وزن نسبی پارامترهای شیمیایی آب زیرزمینی

Table 3- Relative weight of chemical properties of groundwater

شکل 2- پراکندگی مکانی امتیاز کیفی برخی از پارامترهای کیفی آب زیرزمینی

Figure 2- Spatial distribution of qualitative rating of some of groundwater quality parameters

نقشه پهنه­بندی شاخص کیفیت آب زیرزمینی دشت جیرفت در شکل 3 ارائه شده است. همان­طور که در این شکل مشاهده می­شود کیفیت آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه جهت مصارف شرب از محدوده عالی تا بد و خیلی بد متغیر است. بخش وسیعی از دشت جیرفت دارای کیفیت عالی و بسیار خوب به ویژه در بخش­های شمالی و مرکزی دشت است. مخروط­افکنه­های وسیع موجود در منطقه تغذیه آبخوان در حاشیه شرقی و غربی دشت جیرفت (شکل 4) نقش بسیار مهمی در ایجاد کیفیت مناسب آب زیرزمینی در این مناطق دارند. حضور رسوبات تبخیری به ویژه مارن­های گچ­دار در بخش­های جنوبی دشت نقش زیادی در تخریب کیفیت آب دارد. به طوری که آب زیرزمینی در این مناطق کیفیت بد و بسیار بد را نشان می­دهد. خروجی آب زیرزمینی از دشت جیرفت هم بخش جنوبی آن است که روند طبیعی افزایش املاح در این بخش مشاهده می­شود.

شکل 3- پهنه­بندی کیفیت آب زیرزمینی دشت جیرفت بر اساس شاخص کیفیت آب زیرزمینی

Figure 3- Zoning of groundwater quality of Jiroft plain based on groundwater quality index

در جدول 4 ضرایب همبستگی بین پارامترهای مختلف و شاخص کیفیت آب زیرزمینی ارائه شده است. همه پارامترها بجز آرسنیک و نیترات همبستگی بالایی با شاخص کیفیت آب زیرزمینی دارند، دلیل این موضوع این است که مقدار آرسنیک و نیترات آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه در اغلب نمونه­ها کمتر از محدوده مجاز آن در آب آشامیدنی است، بطوری­که حتی اگر این لایه­ها در محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی بکار گرفته نشوند نیز تغییر چندانی در مقدار این شاخص بوجود نخواهد آمد. دلیل دیگر آن منشاء متفاوت این یون­ها در آب زیرزمنیی است. یون­های نیترات و آرسنیک دارای منشاء انسانزاد هستند در حالی که سایر پارامترهای کیفی مورد استفاده در این تحقیق دارای منشاء زمین­زاد می­باشند.

شکل4-  تصویر ماهواره­ای منطقه مورد مطالعه (ماهواره لندست)

Figure 4- Satellite image of the study area (Landsat satellite)

جدول 4- ضریب همبستگی لایه­های مختلف و شاخص کیفیت آب زیرزمینی

Table 4- Correlation coefficient of different layers and groundwater quality index

معیارهای کیفیت آب زیرزمینی جهت مصارف شرب بر اساس تقسیم­بندی شولر در جدول 5 ارائه شده است. شولر کیفیت آب شرب را بر اساس پارامترهایی مانند یون­های سدیم، کلر، سولفات و پارامترهای مانند سختی کل و کل جامدات محلول به شش درجه تقسیم­بندی کرده است. در این مطالعه علاوه بر کل جامدات محلول و همه یون­های اصلی محلول در آب، از  یون­های آرسنیک، نیترات و فسفات هم برای محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی استفاده شده است.  

در شکل 5 نتایج حاصل از شاخص کیفیت آب زیرزمینی با روش تقسیم­بندی شولر مقایسه شده است. همان­طور که در این شکل مشاهده می­شود نتایج حاصل از این دو روش همخوانی خوبی با هم دارد. دلیل این امر را می­توان کم بودن غلظت یون­های آرسنیک، نیترات و فسفات در اغلب نمونه­های آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه دانست که باعث شده تا نتایج این دو روش تفاوت چندانی با هم نداشته باشند. البته یکی از مزیت­های شاخص کیفیت آب نسبت به روش شولر قابلیت پهنه­بندی مکانی آن است. در روش شولر کیفیت نمونه­های آب به صورت مجزا ارائه
می­شود و امکان پهنه­بندی مکانی کیفیت آب زیرزمینی وجود ندارد.

جدول5- معیارهای کیفی آب شرب طبق تقسیم­بندی شولر (16)

Table 5- Qualitative criteria of drinking water based on Scholler classification (16)  

شکل 5 - مقایسه بین شاخص کیفیت آب زیرزمینی و تقسیم بندی شولر

Figure 5- Comparison of groundwater quality index and Scholler classification

نتیجه گیری

در این تحقیق از شاخص کیفیت آب زیرزمینی (GWQI) جهت ارزیابی وضعیت کیفی آب زیرزمینی آبخوان دشت جیرفت استفاده شده است. برای این­کار از پارامترهای شیمیایی آب زیرزمینی مانند کاتیون­های و آنیون­های اصلی، کل جامدات محلول و یون­های نیترات، آرسنیک و فسفات استفاده شده است.

بر اساس مقادیر شاخص کیفیت آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه، نقشه پهنه بندی کیفیت آب زیرزمینی تهیه شده است. بر اساس این نقشه محدوده وسیعی از دشت جیرفت دارای کیفیت مناسبی برای شرب است. البته بخش­های جنوبی دشت کیفیت بد و خیلی بد را هم نشان می­دهند. بررسی ضرایب همبستگی پارامترهای مختلف شیمیایی آب زیرزمینی و شاخص کیفیت آبخوان نشان داد که همه پارامترها بجز آرسنیک و نیترات، همبستگی بالایی با شاخص کیفیت آب زیرزمینی دارند، دلیل این موضوع این است که مقدار آرسنیک و نیترات آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه در اغلب نمونه­ها کمتر از محدوده مجاز آن در آب آشامیدنی است، بطوریکه حتی اگر لایه­های نیترات و آرسنیک در محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی بکار گرفته نشوند، نیز تغییر چندانی در مقدار این شاخص بوجود نخواهد آمد.

مقایسه نقشه­ شاخص کیفیت آب زیرزمینی و کلاس­بندی آب توسط روش شولر نشان­دهنده مفید بودن شاخص کیفیت آب زیرزمینی جهت ارزیابی و مقایسه کمی کیفیت آبخوان­ها است. نتایج حاصل از این دو روش همخوانی خوبی با هم دارد. دلیل این موضوع اهمیت پارامترهای مشترک در این دو روش در تعیین کیفیت آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه است. یون­هایی مانند سولفات، کلراید و سدیم از مهمترین پارامترهای تاثیرگذار بر وضعیت کیفی آب زیرزمینی دشت جیرفت هستند که هم در تقسیم بندی شولر و هم در روش شاخص کیفیت آب برای تعیین کیفیت آب شرب مورد استفاده قرار می­گیرند. البته یکی از مزیت­های شاخص کیفیت آب نسبت به روش شولر قابلیت پهنه­بندی مکانی آن است. در روش شولر کیفیت نمونه­های آب به صورت مجزا ارائه می­شود و امکان پهنه­بندی مکانی کیفیت آب زیرزمینی وجود ندارد. در حالیکه در روش شاخص کیفیت آب به خوبی می­توان کیفیت آب زیرزمینی را پهنه­بندی کرد. پیشنهاد می­شود که شاخص کیفیت آب به عنوان جایگزینی برای هدایت الکتریکی آب در کموگراف آبخوان­های کشور استفاده شود و از تغییرات زمانی آن برای بررسی تغییرات کیفی آب در طول زمان استفاده شود.

 منابع

• 1- Chitsazan, M., Faryabi, M., Zarasvandi, A.R., 2015. Evaluation of river-aquifer interaction in the north part of Dezful-Andimeshk district, SW of Iran. Arabian Journal of Geoscience, Vol. 8, No. 9, pp. 7177–7189.
• 2- Vasanthavigar, M., Srinivasamoorthy K., Vijayaragavan, K., Rajiv Ganthi, R., Chidambaram, S., Anandhan, P., Manivannan R., Vasudevan, S., 2010. Application of water quality index for groundwater quality assessment: Thirumanimuttar sub-basin, Tamilnadu, India. Environmental Monitoring and Assessment, Vol. 1, pp. 595-601.
• 3- Simeonov, V., Stratis, J. A., Samara, C., Zachariadis, G., Voutsa, D., Anthemidis, A., 2003, Assessment of the surface water quality in Northern Greece. Water Research, Vol. 37, pp. 4119–4124.
• 4- Noori, R., Berndstoon, R., Hosseinizadeh, M., Adamowski, J.F., Rabiee Abyaneh, M., 2019. A critical review on the application of the National Sanitation Foundation Water Quality Index. Environmental Pollution, Vol. 244, pp. 575-587.
• 5- Azizi, F., Mohannadzade, H., 2012. Aquifer vulnerability and evaluation of groundwater quality spatial variations in Gachsaran Emamzadeh Jaafar plain using DRASTIC model and GWQI index. Water Resource Management, Vol. 5, pp. 1-16. (In Persian)
• 6- Dashti Barmaki, M., Rezaei, M., Saberi Nasr, A., 2014. Assessment of groundwater quality index (GQI) for Lenjanat aquifer using GIS. Engineering Geology, Vol. 8, No. 2, pp. 212-328. (In Persian)
• 7- Asghari Moghaddam, A., Javanmard, Z., Vadeati, M., Allaf Najib, M., 2015. Evaluating the quality of Mehraban plain groundwater resources using GQI and FGQI methods. Hydrogeomorphology, No. 2, pp 79-98. (In Persian).
• 8- Kheri, H., Khademi, S., 2015. Application of groundwater quality index to assess the drinking water quality of Nour-Noushahr aquifer. 7^th seminar of Economic Geology, Shiraz, Iran. (In Persian)
• 9- Babiker, S., Mohamed, M. A., Hiyama, T., 2007. Assessing groundwater quality using GIS. Water Recourse Management, Vol. 21, pp. 699-715.
• 10- Gebrehiwot, A. B., Tadesse, N., Jigar, E., 2011. Aplication of water quality index to assess suitablity of groundwater quality for drinking purposes in Hantebet watershed, Tigray, Northern Ethiopia. Food and Agriculture Science, Vol. 1, No.1, pp. 22-30.
• 11- Packialakshmi, S., Deb, M., Chakraborty H., 2015. Assessment of groundwater quality index in and around Sholinganallur area, Tamil Nadu. Indian Journal of Science and Technology, Vol. 8, No. 36, pp. 1-7.
• 12- Nasrabadi, T., Abasi Maedeh, P., 2013. Evaluation of Tehran city groundwater quality by WHO water quality index. Human and Environment, Vol. 12, No. 3, pp. 1-12. (In Persian)
• 13- Heshmati, S. S.,  Beigi Harchegani, H., 2014. A GIS-based assessment of drinking quality of Shahrekord groundwater using an Index. Water and Soil Science, Vol. 69, No. 18, pp.179-190. (In Persian) 
• 14- Khosravi, H., Haydari Alamdarloo, E., Nasabpour, S., 2017. Investigation of spatial-temporal changes of groundwater quality of Yazd-Ardakan plain using GQI. Scientific - Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR), Vol. 26, No. 104, pp. 24-39. (In Persian)
• 15- Soleymani, S., Mahmudy Gharaie, M.H., Ghasemzadeh, F., Sayyareh, A., 2014. Investigation on water resources quality by application of GQI index and GIS in west of Kooh-Sorkh. Geosciences, Vol. 23, No. 89, pp. 175-182. (In Persian)
• 16- Almodaresi, S.A., Derakhshan, Z., Faramarzian, Miri, M., Shokouhi, M.R., 2015. The zoning of groundwater quality for drinking purpose using Schuller model and geographic information system (GIS). Journal of Community Health Research, Vol. 4, No. 2, pp. 138-147.
• 17- Faryabi, M., Kalantari, N., Negarestani, A., 2010. Evaluation of the factors influencing groundwater quality of Jiroft plain using hydrochemical and statistical methods. Geosciences, Vol. 20, No. 77, pp. 115-120. (In Persian)
• 18- Mitra, B. K., 1998. Spatial and temporal variation of ground water quality in sand dune area of Aomori prefecture in Japan, ASABE meeting.
• 19- World Health Organization )WHO(, 2008. Guidelines for drinking water quality. Recommendations, World health Organization. Geneva.
• 20- Shojaheidari, R., 2008. Effect of agriculture on the groundwater quantity and quality of Jiroft plain aquifer. Shahid Beheshti University of Tehran, Department of Earth science, MSc thesis. (In Persian)

-[1] استادیار گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه جیرفت (نویسنده مسئول)

-[2] کارشناس ارشد هیدروژئولوژی، شرکت سهامی آب منطقه ای استان کرمان

[3]- Assistant Professor, College of Natural Resources, University of Jiroft, Jiroft, Iran

[4]- MSc in Hydrogeology, Kerman Regional Water Authority

[5]- Water Quality Index

[6]-National Sanitation Foundation Water Quality Index

[7]- Groundwater Quality Index

[8]- World Health Organization

[9]- Groundwater Quality Index

[10]- Rating technique

[11]- Composite influence