Iranian Journal of Irrigation & Drainage

Iranian Journal of Irrigation & Drainage

Spatiotemporal Investigation of Nitrate Distribution in the Drinking Water of Villages in Ardabil, Nir and Namin

Document Type : Original Article

Authors
Majid Raoof 1
Arash Amirzadeh 2
1 Water Engineering Dept., university of Mohaghegh Ardabili.
2 PhD Student - Water Engineering Department - Faculty of Agriculture and Natural Resources - University of Mohaghegh Ardabili
Abstract
Groundwater reservoirs, unlike surface reservoirs, are safe and maintenance-free, and if managed properly they can be considered the most valuable water resources. Nitrate is one of the most common and significant non-point pollutants of water resources. Due to the prevalence of agricultural operations in the counties of Ardabil, Nir, and Namin, the nitrate concentration in the water resources of these areas was investigated. To this end, a total of 612 samples were collected from 51 village drinking-water wells over the course of one year, with sampling repeated three times in each season. Nitrate concentrations were measured by spectrophotometry in the Soil Chemistry Laboratory at Mohaghegh Ardabili University, enabling the assessment of seasonal and temporal variation. After confirming data normality in SPSS, the results were imported into ArcGIS, and nitrate interpolation was performed using the inverse-distance weighting (IDW) geostatistical method chosen for its minimal root-mean-square error (RMSE) compared to kriging, general estimator, radial basis function, and local estimator methods. The findings indicate that, relative to drinking-water standards, nitrate levels in parts of the study area exceed permissible limits, and these levels vary by season. Nitrate concentrations above 50 ppm occurred over 99.69 %, 98.88 %, 67.65 %, and 53.95 % of the study area in spring, summer, autumn, and winter, respectively. Peak concentrations approximately 481 ppm in spring and 454 ppm in summer coincide with the main agricultural growing seasons. This elevated nitrate is attributed to intensive farming practices and the excessive use of both chemical and manure fertilizers. Based on these measurements, the drinking-water quality in the region particularly during spring and summer does not meet established standards.
Keywords
Water Quality
Nitrate
Agriculture
Geostatistical Methods
Ardabil
ایزانلو، ح.، رحیمی، ط.، واعظی، ن. و یاوری، ز. 1389. حذف نیترات از آب با جاذب گرانول هیدروکسید فریک. همایش ملی آب با رویکرد آب پاک. 11 و 12 اسفند. دانشگاه صنعت آب و برق.
حیدری کوچی، ا. و حیدری کوچی، ا. 1388. بررسی روند تغییرات نیترات با میزان بارندگی درآب آشامیدنی روستاهای شهرستان فسا. دوازدهمین همایش ملی بهداشت محیط. آبانماه. دانشگاه شهید بهشتی تهران.
خزاعی، ا. و حبیب­نژاد روشن، م. 1380. بررسی ترکیبات ازت در آب زیرزمینی سفره زاهدان، منطقه­ای خشک در جنوب شرق ایران. بیابان. 6(2): 141-150.
دلبری، م.، افراسیاب. و میرعمادی، س. ر. 1389. تجزیه و تحلیل تغییرات مکانی- زمانی شوری و عمق آب زیرزمینی ( مطالعه موردی: استان مازندران). نشریه آبیاری و زهکشی ایران 4(3): 374-359.
شاه­پسندزاده، م.، رقیمی، م. و خادمی، س. م. 1383. اثرات زیست محیطی توسعه شهری بر آلودگی نیترات در آب­های زیرزمینی گستره گرگان، شمال خاور ایران. علوم زمین. 54: 48-55.
رئوف، م.، انوار، م.، فتح العلومی، س. و حضرتی نیاری، م. 1391. بررسی وضعیت نیترات و سولفات در آب شرب روستاهای اردبیل، نیر و نمین و ارائه راهکارهای مناسب جهت رفع آنها. طرح تحقیقاتی شرکت آب و فاضلاب روستایی اردبیل.
فاضلی، م.، کلانتری، ن.، رحیمی، م. ح. و خوبیاری، ع. 1390. بررسی توزیع زمانی و مکانی آلودگی منابع آب زیرزمینی دشت زیدون به نیترات .فصلنامه علمی مهندسی منابع آب. 4(8).51-45.
قیصری، م. م.، هودچی، م.، نجفی، پ. و عبدالهی، آ. 1386. بررسی آلودگی نیتراتی آب زیرزمینی ناحیه جنوب شرق شهر اصفهان. محیط شناسی.42: 43-50.
گلشن، محمد. 1403. بررسی آلودگی‌‎های تهدیدکننده شبکه توزیع آب شرب (مطالعه موردی: شهرستان آستارا). آب و توسعه پایدار, 11(2), 77-86.
ابراهیمی، ج. ا.، رحمانی، خالد.، حیدری، ص.، گویلی، س.، بیدارپور، ف. و ابراهیم زاده، لیلا. 1402. تحلیل مکانی مواد معدنی در آب آشامیدنی شبکه توزیع روستاهای استان کردستان با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی. مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی کردستان. ۲۸ (۴) :۱۳۹-۱۵۹
محمدی، ج. 1385. پدومتری. جلد دوم آمار مکانی. نشر پلک، چاپ اول.
میران زاده، م.، مصطفایی، غ. و جلالی، ا. 1385. بررسی غلظت نیترات در آب چاه های تامین کننده و شبکه توزیع آب شهر کاشان. فصلنامه علمی – پژوهشی فیض. 2: 44-.39.
Isaaks, E.H. and Srivastava, R.M. 1989. Applied geostatistics. New York: Oxford University Press, 561 pp.
Ramakrishaniah, A. 2009. Assessment of Water Quality Index for the Groundwater in Tumkur Taluk, Karnataka State, India, E-Journal Chemistry. 6(2): 523-530.
Ramirez, N. F. and Solano, F. 2004. Physic-chemical water quality indices - A comparative review. Revista Bifua. 27: 437-441.
Lee, K. 2008. The World Health Organization (WHO). Routledge.
Samani, S. 2021. Analyzing the groundwater resources sustainability management plan in Iran through comparative studies. Groundwater for Sustainable Development. 12: 100521.
Plata, I., Humez, P., Wilson, L., Nightingale, M., McClain, C. and Mayer, B. 2025. Distribution, sources, and fate of nitrate in groundwater in agricultural areas of Southern Alberta, Canada. Biogeochemistry. 168(1): 1-22.
Ji, X., Jiang, H., Huo, Z., Zhu, C. and Chen, H. 2024. Electrodialysis coupled with nano-activated carbon (ED-NAC): a promising technology for the removal of trace pollutants in saline-alkaline waters. Frontiers in Environmental Science. 12: 1507095.
Kumar, V., Jahangeer, J., Singh, R. and Dikshit, P. K. S. 2025. Advancement in hydrological modeling and water resources management for achieving Sustainable Development Goals (SDGs). Frontiers in Water, 7, 1599795.
Francis, O. A. and FAGBAYIDE, D. S. 2018. Nitrate in Drinking Water: How Safe Is This in Africa And Asia. Annals of the University of Oradea, Geography Series. 1: 28-35.
Ward, M. H., Jones, R. R., Brender, J. D., De Kok, T. M., Weyer, P. J., Nolan, B. T., ... and Van Breda, S. G. 2018. Drinking water nitrate and human health: an updated review. International journal of environmental research and public health. 15(7): 1557.
Sakizadeh, M., Zhang, C. and Milewski, A. 2024. Spatial distribution pattern and health risk of groundwater contamination by cadmium, manganese, lead and nitrate in groundwater of an arid area. Environmental Geochemistry and Health. 46(3): 80.
Zahoor, I. and Mushtaq, A. 2023. Water pollution from agricultural activities: A critical global review. International Journal of Chemical and Biochemical Sciences. 23(1): 164-176.
 
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 19, Issue 4 - Serial Number 113
September and October 2025
Pages 569-582