بررسی میزان آلودگی آبهای زیرزمینی به عناصر سنگین و پهنه‌بندی آن در منطقه گیلان مرکزی به کمک زمینآمار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

3 استادیار گروه مهندسی آب دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان، رشت و گروه پژوهشی مهندسی آب و محیط زیست، پژوهشکده حوزه آبی دریای خزر، رشت، ایران

4 استادیار گروه علوم خاک دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

منابع آب زیرزمینی از جمله مهم­ترین منابع تأمین آب شرب و کشاورزی هستند. آلودگی منابع آب­های زیرزمینی توسط آلاینده‌ها باعث کاهش کیفیت این منابع می­گردد. عناصر سنگین از مهم­ترین آلاینده­های زیست­محیطی هستند و در اثر فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی غلظت آن‌ها در منابع آبی رو به افزایش است. هدف از این تحقیق بررسی تغییرات مکانی غلظت عناصر سنگین سرب، کادمیوم، روی و مس در چاه‌های محدوده‌ی گیلان مرکزی و پهنه‌بندی آلودگی آب‌های زیرزمینی در این منطقه ‌است. نمونه­برداری از 50 حلقه چاه در گیلان مرکزی و در طول تابستان سال 1389 انجام گرفت. بررسی ساختار مکانی داده‌ها با نرم‌افزار GS+v5.1 انجام شد. ابتدا دقت روش‌های کریجینگ و وزن دادن معکوس فاصله با 4 توان مختلف (5 و4 و3 و2=m) با استفاده از معیارهای  MAEو MBE ارزیابی شدند. سپس نقشه­های پهنه­بندی نهایی ارائه گردید. برای رسم نقشه­ی نهایی پهنه‌بندی سرب روش کریجینگ و برای نقشه­های مس، روی و کادمیوم روش وزن دادن معکوس فاصله به کار برده شد. نتایج نشان داد که غلظت کادمیوم و سرب در چاه­های محدوده­ی گیلان مرکزی بالاتر از استانداردهای آب و غلظت روی و مس پایین‌تر از این استانداردها می­باشند. هم­چنین نتایج نشان داد که مدل­های کروی و نمایی بهترین مدل­ها برای برازش نیم­تغییرنما می­باشند و این مدل‌ها می­توانند آلودگی سایر مناطق محدوده‌ی مورد بررسی را نیز پیش­بینی کنند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of Heavy Metals Pollution in Groundwater of Central Guilan Region and Mapping by Geostatistics

نویسندگان [English]

  • Sanam Rahnamai-Rahsepar 1
  • Ali Shahnazari 2
  • Mohammad Reza Khaledian 3
  • Akbar Forghani 4
1 .Sc Student, Water Engineering Department, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources., Sari., Iran
2 Associate Professor, Water Engineering Department, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources., Sari., Iran
3 - Assistant Professor, Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan; Rasht and Dept. of Water Engineering and Environment, Caspian Sea Basin Research Center. Rasht., Iran
4 Assistant Professor, Soil Science Department, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan., Rasht., Iran
چکیده [English]

Groundwater resources are the most important sources to supply fresh and agriculture waters. Groundwater contaminations by pollutants cause that the groundwater quality decrease. Heavy metals are one of main environmental pollutants and the concentration of heavy metals is increasing due to agricultural and industrial activities. The objective of this study is to investigate the spatial variability of Pb, Cd, Cu and Zn concentration in the groundwater of centeral Guilan and groundwater pollution mapping in that region. Samples were taken from 50 wells of study area during the summer of 2010. Spatial variability of the data was done by GS+ v5.1 software. First, the accuracy of Kriging (Ok) and Inverse Distance Weighting (IDW) with 4 different powers (2, 3, 4 and 5) were evaluated by MAE and MBE indices. Then the final maps were presented. Kriging was used to prepare final map of Pb. IDW was used to prepare final map of Cu, Zn and Cd. Result showed that the concentration of Pb and Cd in groundwater of centeral Guilan region were more than the standard values for water and the concentration of Cu and Zn were less than the standard values for water. Also the results showed that spherical and exponential models gave the best result to simulate the variograms and these models can also predict the contamination of other areas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Inverse distance weighting
  • Kriging
  • GS+ model
  • Water quality criteria
  • Well
پناهپور،ا. افیونی،م. همایی،م. هودجی،م. 1387. حرکت کادمیوم، کروم و کبالت در خاک تیمار شده با لجن و نمک این فلزات و جذب آن توسط سبزیجات در منطقه شرق اصفهان. مجله آب و فاضلاب. 19. 67.:9 تا 17.
زارع خوش اقبال،م. غضبان،ف. شریفی،ف. خسروتهرانی،خ. 1390. استفاده از زمین آمار و GIS در پهنه بندی آلودگی فلزات سنگین در رسوبات تالاب انزلی. مجله زمین. 6 . 19: 33 تا 49.
زهتابیان غ. محمدعسکری،ح. 1386. طرح تحقیقاتی بررسی و تحلیل مکانی خصوصیات کیفی آب­های زیرزمینی درحوزه آبخیز گرمسار، دانشگاه تهران.
کریم­پور،م. شریعت،م. 1379. تعیین غلظت عناصر سنگین در شبکه آب­رسانی شهری همدان. مجله دانشگاه علوم پزشکی و خدمات درمانی همدان. 3: 44 تا 47.
محمدی،ج. ۱۳۸۵. پدومتری، جلد دوم: آمار مکانی (ژئواستاتیستیک). انتشارات پلک. 453 صفحه.
ملکوتیان،م. ابولی،م. 1388. بررسی میزان سرب درکاهو مصرفی شهرکرمان. دوازدهمین همایش ملی بهداشت محیط. دانشگاه شهید بهشتی. تهران.
ملکی گنادیشی،ف. رهنما،م. رضایی،ع. 1387. بررسی کیفی آب­های زیرزمینی دشت زرند از نظر شرب با استفاده از زمین آمار و نرم افزارGS+. دومین همایش ملی آب و فاضلاب با رویکرد بهره برداری. تهران.
نظری­زاده،ف. ارشادیان،ب. زندوکیلی،ک. 1385. بررسی تغییرات مکانی کیفیت آب زیرزمینی دشت بالارود در استان خوزستان، اولین همایش منطق های بهره برداری بهینه از منابع آب حوزه­های کارون و زاینده رود، دانشگاه شهرکرد.
Barcae,E. Passarella,G. 2008. Spatial evaluation of the risk of groundwater quality degradation: A comparison between disjunctive kriging and geostatistical simulation, Jornal of Environmental Monitoring and Assessment. 133: 261-273.
Chandrasekharana,H., Sarangia,A., Nagarajanb,M., Singha,V.P., Raoa,D.U.M., Stalinc,P., Natarajanc,K., Chandrasekaranc,B and Anbazhagan,S. 2009. Variability of soil–water quality due to Tsunami-2004 in the coastal belt of Nagapattinam district, Tamilnadu. Journal of Environmental Management. 89: 63–72.
Fetouani,S., Sbaa,M., Vanclooster,M., Bendra,B. 2008. Assessing groundwater quality in the irrigated plain of Triffa (North-east Morocco). Journal of Agricultural Water Management 95: 133-142.
Hamir,AN and Handson,P.D. 1993. Time required for elevated blood lead concentration to return to normal in dogs. Journal of  Autralian Veterinary. 63:165-66.
Jang,J-S, lee,H-B. 1997. Clinicopathological and histopathological findings in experimental lead poisoning in dogs. Korean Journal of Veterinary Medicine. A, Physiology, Pathology and Clinical Medicine. 14: 78- 87.
Shi,J., Wang,H. Xu,J. Wu,J.  Liu,X. Zhu,H and Yu, C.  2007. Spatial distribution of heavy metals in soils: a case study of Changxing, China. Environmental Geology. 52: 1-10.
Soleimani,M., Hajabbasi,M.A. Afyuni,M. Charkhabi, A.H.,  Shariatmadari,H. 2009. Bioaccumulation of Nickel and Lead by Bermuda Grass (Cynodon dactylon) and Tall Fescue. (Festuca arundinacea) from Two Contaminated Soils. Caspian Journal of Environmental Sciences. 7(2): 59-70.
Sun,Y., Shaozhong,K., Li,F and Zhang,L. 2009. Comparison of interpolation methods for depth to groundwater and its temporal and spatial variations in the Minqin oasis of North West China. Environmental Modelling& Software. 24: 1163–1170.
Taghizadeh Mehrjerdi,R., Zareian,M., Mahmodi,Sh., Heidari,A. 2008. Spatial distribution of groundwater quality with geostatistics (Case study: Yazd-Ardakan plain). World Applied Science Journal. 4.1: 9-17.
Woitke,P., WellmitzHelm,J.,  Kube,D.,  Lepom, P., Litheraty,P.  2003. Analysis and assessment of heavy metal pollution in suspended solids and sediments of the river Danube. Chemosphere. 51: 633–642.