بررسی تغییرات زمانی و مکانی غلظت نیترات و خطرات بهداشتی آن در منابع آب زیرزمینی استان مازندران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 عضو هیات علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 کارشناس ارشد شرکت آب منطقه‌ای استان مازندران

چکیده

کشاورزی فشرده به همراه افزایش فاضلاب­های شهری و صنعتی، خطرات بهداشتی منشعب از آلودگی نیتراتی منابع آب زیرزمینی را تشدید می­کند. در این مطالعه، تغییرات مکانی و زمانی غلظت نیترات آب زیرزمینی و خطرات بهداشتی آن در استان مازندران، به­عنوان یکی از قطب­های مهم کشاورزی و دارای تراکم جمعیت بالا در کشور، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، داده­های غلظت نیترات 1333 چاه شرب و کشاورزی این استان طی سال­های 1390 تا 1395 تهیه شد. با استفاده از این داده­ها، روند تغییرات سالانه و فصلی غلظت نیترات آب زیرزمینی با استفاده از نرم­افزار ArcGIS10.3 تحلیل شد. خطرات بهداشتی (HQ) انسان­ها به­واسطه قرار گرفتن در معرض این آلاینده نیز با روش پیشنهادی به­وسیله سازمان محیط زیست ایالات متحده آمریکا محاسبه شد. علاوه بر این، رابطه عمق آب زیرزمینی و غلظت نیترات آن در فصول مختلف بررسی شد. در طول مدت مطالعه، غلظت نیترات آب زیرزمینی در محدوده­ی 218-1/0 میلی­گرم بر لیتر متغیر بود. میانگین سالانه غلظت نیترات آب زیرزمینی استان مرتبا افزایش یافت که دلیل اصلی آن فعالیت­های کشاورزی و استفاده از کودهای شیمیایی بود. میانگین غلظت نیترات در فصل پاییز 1/15 میلی­گرم بر لیتر و در فصل بهار 5/14 میلی­گرم بر لیتر بود. علاوه بر این، کم بودن عمق سطح ایستابی در اراضی شالیزاری در افزایش غلظت نیترات آب زیرزمینی موثر بود. در مدت مطالعه، کم­ترین و بیش­ترین HQ به­ترتیب 002/0 (سال 1390) و 88/3 (سال 1395) بود. در فاصله سال­های 1390 تا 1395، میانگین غلظت نیترات آب زیرزمینی در کاربری­های زراعی، شالیزاری، مسکونی و باغات به­ترتیب 6/83، 3/88، 4/81 و 7/93 افزایش یافت. در این دوره، میزان افزایش HQ در این کاربری­ها به ترتیب 9/78، 5/84، 6/85 و87 درصد بود. بر اساس نتایج، ارتقای سطح سلامت ساکنین منطقه مطالعه مستلزم کنترل آلودگی آب زیرزمینی به­ویژه از طریق بهبود مدیریت آب و نهاده­های کشاورزی می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analyzing temporal and spatial variations of nitrate concentration and its health risks in groundwater in Mazandaran province

نویسندگان [English]

  • roghayeh Rasuli 1
  • abdollah darzi 2
  • farhad Mashadi-Kholerdi 3
1 MSc student in Irrigation and Drainage Engineering, Water engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
2 Faculty member, Water engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
3 Senior expert in Mazandaran Regional Water Company
چکیده [English]

Intensive agriculture along with increasing urban and industrial wastewater, intensify health risks from nitrate contamination in groundwater resources. In this study, spatial and temporal changes in groundwater nitrate concentration and its health hazards were investigated in Mazandaran Province as one of the major agricultural poles with high population density in the country. For this purpose, nitrate concentration data of 1333 drinking and agriculture wells were collected from 2011 to 2016.Using these data, annual and seasonal changes in nitrate concentration were analyzed using GIS software. Human health hazard (HQ) due to exposure to this pollutant were calculated by the methods proposed by the United States Environmental Protection Agency. In addition, the relationship between groundwater depth and nitrate concentration was investigated in different season. During the study period, nitrate concentration in groundwater ranged from 0.1 to 218 mg L-1. The annual average concentration of groundwater nitrate in the province increased steadily, mainly due to agricultural activities and the use of chemical fertilizers. The average nitrate concentration in the autumn was 15.1 mg L-1 and in the spring was 14.5 mg L-1.In addition, the shallow water table depth was effective in increasing groundwater nitrate in rice paddies. The lowest and highest HQs were 0.002 (in 2011) and 3.88 (in 2016), respectively. During 2011 to 2016, the average of nitrate concentration in agricultural lands, rice fields, residential lands and gardens increased by 78.9, 84.5, 85.6 and 87 percent, respectively. Based on the results, improving the level of health of residents in the study area requires control of groundwater pollution, especially through improving management of water and agricultural inputs.   

کلیدواژه‌ها [English]

  • rice fields
  • Agriculture
  • Water Quality
  • nitrogen
آقافتحی،ط. 1378. کشاورزی پایدار با تاکید بر استفاده بهینه از سموم و کودهای شیمیایی. اولین گزارش ملی توسعه انسانی تهران. سازمان برنامه و بودجه. ص172-181.
اکبری چوکلایی،م.، معروفی،ص.، زمانی،پ و محمدی،م. 1387. اثر کاربری اراضی بر غلظت نیترات آب زیرزمینی دشت ساری. دومین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی، اهواز، دانشگاه چمران.
ایمانی جیحون­آبادی،ع.ر.، نظامی،م.ط.، لطف­الهی،م و توسلی،ا. 1388. بررسی آلودگی نیترات و منشایابی آن در آب­های زیرزمینی منطقه (شهرستان) شهریار. سومین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست. تهران. ایران.
ترزبان،ص.، هادیان،س.ا.ص.، شهدایی،س.ح.، جانباز قبادی،غ.، پزشکی،م.، کاظمی کاوردی،م.م.، سلیمانی بشلی،م.ر و دابویی،ر. 1391. استان شناسی مازندران (اجرای آزمایشی). شرکت چاپ و نشر کتاب­های درسی ایران. 142 صفحه.
رحمتی،ا.، نظری سامانی،ع.ا و زمانی­راد،م. 1394. ارزیابی کاربری اراضی و آلودگی نیترات منابع آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت قروه- دهلگان، استان کردستان). دو فصل­نامه علمی- پژوهشی خشک بوم. 5 . 1: 90-86.
ززولی،م.ع.، قهرمانی،ا.، قربانیان اله­آباد،م و بهمنی،پ. 1388. بررسی غلظت نیترات و نیتریت در آب چاه­های روستاهای شهر ساری در سال­های 1387-1386. دوازدهمین همایش ملی بهداشت محیط 1388، تهران، ایران.
شهریاری،ط.، معاشرتی، ب.ن و شریف زاده،غ.1390. غلظت کروم ومس در آب های زیرزمینی و شبکه توزیع آب آشامیدنی شهر بیرجند 89-1388. مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی بیرجند. 18. 1: 67-62.
فرح­آبادی،ا.، خیاط خلقی،م و محمدی،ک. 1393 .کنترل آلودگی نیترات در آب زیرزمینی با استفاده از مدل بهینه­سازی. مجله آب و فاضلاب. 25 .4: 20-13.
مصطفوی،ر و فضل­اولی،ر. 1389. بررسی میزان نیترات منابع آب زیرزمینی شهر ساری. اولین همایش ملی مدیریت منابع آب اراضی ساحلی. ساری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری.
مقدسی،م.س.، علوی مقدم،س.م.ر.، مکنون،ر و مقدسی،ع. 1385. مقایسه غلظت نیترات آب آشامیدنی مناطق مختلف شهر اراک. نهمین همایش ملی بهداشت محیط. دانشگاه علوم پزشکی اصفهان. 
نان بخش،ح. 1382. بررسی میزان غلظت نیترات و نیتریت در چاه­های آب قابل شرب شهر ارومیه در سال 1380. مجله پزشکی ارومیه. 14 .2: 15-9.
نجات خواه معنوی،پ.، بهشتی­نیا،ا و رفیع،ف. 1388. ارزیابی نیترات و فسفر در جنوب­شرقی دریای خزر در بهار و تابستان. دومین همایش منابع طبیعی و محیط زیست، ارسنجان، ایران.
نوروزی،ح.، شهبازی،ا.، رنجبر،م و ظفر میرمحمدی،ع. 1385. بررسی میزان یون­های نیترات و نیتریت در منابع آب زیرزمینی استان همدان. دهمین همایش ملی بهداشت محیط، همدان، ایران.
Buczko‚U., Kuchenbuch,R.O and Lennartz,B. 2010. Assessment of the predictive quality of simple indicator approaches for nitrate leaching from agricultural fields. Journal of Environmental Management. 91.6:1305-15.
Camargo,J.A., Alonso,A and Salamanca,A. 2005. Nitrate toxicity to aquatic animals: a review with new data for freshwater invertebrates. Chemosphere. 58: 1255-1267.
Chen,J.H., Wu,B and Qian,H. 2016. Groundwater Nitrate Contamination and Associated Health Risk for the Rural Communities in an Agricultural Area of Ningxia,Northwest China . Expo Health. 8.3: 349-359.
Fields,S. 2004. Global nitrogen: cycling out of control. Environmental Health Perspectives.112: 557-563.
Galaviz-Villa,I.C., Landeros-Sanchez,M.R., Castañeda-Chávez,J.P., Martínez-Dávila,A., Gavrilov,I and Lango-Reynoso,F. 2010. Agricultural Contamination of Subterranean Water with Nitrates and Nitrites. An Environmental and Public Health Problem. Journal of agricultural science. 2.2: 17-30.
Gilchrist,M., Winyard,P.G and Benjamin,N. 2007. Review; Dietary nitrate – Good or bad  Nitric Oxide. Journal of Cereals and Oilseeds 1.1: 11 - 16.
Jalali,M. 2005. Nitrates leaching from agricultural land in Hamadan, western Iran. Agriculture, Ecosystems and Environment. 110.3-4:210-18.
Johnson,C.J., Bonrud,P.A., Dosch,T.L., Kilness,A.W., Senger,K.A., Busch,D.C and Meyar,M.R. 1987. Fatal outcome of methemo globinemia in an infant. Journal of the American Medical Association :257.20:2796-2707.
Karandish,F., Darzi-Naftchali,A and Asgari,A. 2016. Application of machine-learning models for diagnosing health hazard of nitrate toxicity in shallow aquifers. Water Environ. 1.15: 201 – 215.
Liu,C., Lin,C., Jang,C., Ling,M and Tsai,J. 2010. Assessing nitrate contamination and its potential health risk to Kinmen residents. Environ Geochem Health. 33:503-514.
Miguel,J and Perez,S. 2003. The influence of nitrate leaching through unsaturated soil on groundwater pollution in an agricultural area of the Basque country. The Science of the Total Environment. 317: 173–187.
Ni,,F.Q., Liu,G.D., Tan,Y.S., Deng,Y. 2010. Spatial variation of health rik of groundwater for drinking water supply in Mingshan County Ya, an City, China. Water Science Engineering. 3.4:454-466.
Sieling,K and Kage,H. 2006. N balance as an indicator of N leaching in an oilseed rape – winter wheat – winter barley rotation. Agriculture, Ecosystems and Environment. 115:261–269.
US EPA United States Environmental Protection Agency. 1989. Supplement risk assessment (Part 1). U.S. EPA, Washington, D.C.
WHO .World Health Organization. Guidelines for Drinking-Water Quality. 4th ed.:WHO. 2011. Available online at: http://whqlibdoc.who.int/publicate ions/2011/9789241548151_eng.pdf[accessed 1 April 2013].
Wick,K., Heumesser,C and Schmid,E. 2012. Groundwater nitrate contamination: Factors and indicators. Journal of Environmental Management. 111.3: 178-186.
Wongsanit,J., Teartisup,P., Kerdsueb,P., Tharnpoophasiam,P and Worakhunpiset,S. 2015. Contamination of nitrate in groundwater and its potential human health: a case study of lower Mae Klong river basin, Thailand. Environmental    Science and Pollution Research. 22 .15: 11504-11512.
www.mzrw.ir: datevisited:2 October 2017.