ارزیابی کیفیت آب رودخانۀ تالار استان مازندران با استفاده از ترکیب شاخص‌های کیفیت آب و مدل‌سازی چندمتغیره

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد/ گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

2 استادیار/گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد/ گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

4 دانشجوی کارشناسی ارشد/گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر به دلیل توسعه و گسترش سریع شهرها ،افزایش تولیدات صنعتی، فعالیت‌های کشاورزی وتخلیه‌ی فاضلاب‌های خانگی در رواناب‌ها، میزان آلاینده‌ها از ظرفیت تحمل بار محیطی آب فراتر رفته و منجر به کاهش کیفیت آب‌های سطحی شده است و این مشکل در سال های اخیر در کشورهای در حال توسعه به این امر مهم مدیریتی در کنترل کیفتی آب های سطحی تبدیل شده است.هدف از این پژوهش ارزیابی کیفیت آب و کنترل مکانیسم های کنترل کننده آن با استفاده از شاخص کیفیت آب آشامیدنی(DWQI) و چهار شاخص آلودگی (PLS)، که بوسیله تحلیل‌های آماری چند متغیره مانند رگرسیون حداقل مربعات جزئیPLSR) )، رگرسیون گام به گام خطی چند متغیره(SMLR) و تعیین تیپ شیمیایی آب با استفاده از نمودار سه خطی پایپر می باشد.در این پژوهش 26 پارامتر فیزیکوشیمیایی، با استفاده از روش های تحلیلی استاندارد برای 8 منطقه آب سطحی رودخانه تالار موردآنالیز قرارگرفت. مطابق با نتایج به دست آمده مشخص شد که آب منطقه از نوع آب‌های قلیایی با Ca-Mg و Ca-Mg-Cl-SO4 می باشد . نتایج DWQI نشان داد که19% نمونه های تست شده آب خوب ،56% ضعیف و خیلی ضعیف و25% از نمونه ها آب نامناسب برای آشامیدن را نشان می‌دهند وهمچنین نتایج PI نشان داد که نمونه های آب سطحی به شدت تحت تأثیر Pb و Mn و کمی تحت تاثیر Fe و Cr هستند. مدل‌های SMLR از DWQI و PIs که براساس یون‌های اصلی و فلزات سنگین هستند بهترین تخمین ها را با R2 حدود 1 برای DWQI و PIs فراهم کردند.در نتیجه ادغام DWQI و PIs یک روش ارزشمند و کاربردی برای ارزیابی کیفیت آب سطحی است و مدل‌های PLSR و SMLR از طریق کاربرد تکنیک های شیمیایی برای ارزیابی DWQI و PIs می توانند استفاده شوند.

کلیدواژه‌ها


خلیلی، ر.، پروین­ نیا، م.، و زالی، ا. (1399). ارزیابی کیفیت آب رودخانه گرمارود با استفاده از شاخص کیفیت آب بنیاد ملی بهداشت (NSFWQI)، شاخص آلودگی رودخانه (RPI) و شاخص کیفیت وزنی حسابی آب (WAWQI). محیط­ زیست و مهندسی آب، 6(3)، 274-284.
خلیلی، ر.، زالی، ا.، و متقی، ح. (1400). ارزیابی فلزات سنگین در آب و رسوبات رودخانه هراز، با استفاده از شاخص بار آلودگی (PLI) و شاخص تجمع جغرافیایی (Igeo). تحقیقات آب و خاک ایران، 52(4)، 933-942.
کاوه، ع.، حبیب‌نژاد روشن، م.، شاهدی، ک.، و قربانی، ج. (1392). بررسی تغییرات زمانی و مکانی کیفیت آب (مطالعۀ‌ موردی: رود تالار، استان مازندران). 6(18)، 49-62.
 
Appiah-Opong, R., Ofori, A., Ofosuhene, M., Ofori-Attah, E., Nunoo, F.K.E., Tuffour, I., Gordon, C., Arhinful, D.K., Nyarko, A.K., & Fosu-Mensah, B.Y. (2021). Heavy metals concentration and pollution index (HPI) in drinking water along the southwest coast of Ghana. Applied Water Science, 11(3), 1–10.
Ashar, Y.K., Susilawati, S., & Agustina, D. (2020). Analisis Kualitas (BOD, COD, DO) Air Sungai Pesanggrahan Desa Rawadenok Kelurahan Rangkepan Jaya Baru Kecamatan Mas Kota Depok. Fakultas Kesehatan Masyarakat UINSU Medan.
Babolhakami, A., & Gholami Sefidkouhi, M.A. (2019). Analyze of Talar River water quality using Multivariate Techniques. Journal of Watershed Management Research, 9(18), 250–259. https://doi.org/10.29252/jwmr.9.18.250
Chabuk, A., Al-Madhlom, Q., Al-Maliki, A., Al-Ansari, N., Hussain, H.M., & Laue, J. (2020). Water quality assessment along Tigris River (Iraq) using water quality index (WQI) and GIS software. Arabian Journal of Geosciences, 13(14), 1–23.
Chaturvedi, A., Bhattacharjee, S., Mondal, G.C., Kumar, V., Singh, P.K., & Singh, A.K. (2019). Exploring new correlation between hazard index and heavy metal pollution index in groundwater. Ecological Indicators, 97, 239–246.
Edet, A.E., & Offiong, O.E. (2002). Evaluation of water quality pollution indices for heavy metal contamination monitoring. A study case from Akpabuyo-Odukpani area, Lower Cross River Basin (southeastern Nigeria). GeoJournal, 57(4), 295–304.
Egbueri, J.C., Ezugwu, C.K., Ameh, P.D., Unigwe, C.O., & Ayejoto, D.A. (2020). Appraising drinking water quality in Ikem rural area (Nigeria) based on chemometrics and multiple indexical methods. Environmental Monitoring and Assessment, 192, 1–18.
Elsayed, S., Hussein, H., Moghanm, F.S., Khedher, K.M., Eid, E.M., & Gad, M. (2020). Application of Irrigation Water Quality Indices and Multivariate Statistical Techniques for Surface Water Quality Assessments in the Northern Nile Delta, Egypt. Water, 12(12), 3300.
Herojeet, R., Rishi, M.S., & Kishore, N. (2015). Integrated approach of heavy metal pollution indices and complexity quantification using chemometric models in the Sirsa Basin, Nalagarh valley, Himachal Pradesh, India. Chinese Journal of Geochemistry, 34(4), 620–633.
Irham, M., Abrar, F., & Kurnianda, V. (2017). Analisis BOD dan COD di perairan estuaria Krueng Cut, Banda Aceh. DEPIK Jurnal Ilmu-Ilmu Perairan, Pesisir Dan Perikanan, 6(3), 199–204.
Islam, A.R.M.T., Al Mamun, A., Rahman, M.M., & Zahid, A. (2020). Simultaneous comparison of modified-integrated water quality and entropy weighted indices: implication for safe drinking water in the coastal region of Bangladesh. Ecological Indicators, 113, 106229.
Jesuraja, K., Selvam, S., & Murugan, R. (2021). GIS-based assessment of groundwater quality index (DWQI and AWQI) in Tiruchendur Coastal City, Southern Tamil Nadu, India. Environmental Earth Sciences, 80(7), 1–17.
Joksimović, D., Perošević, A., Castelli, A., Pestorić, B., Šuković, D., & Đurović, D. (2020). Assessment of heavy metal pollution in surface sediments of the Montenegrin coast: a 10-year review. Journal of Soils and Sediments, 20(6), 2598–2607.
Kaveh, A., Habibnejad Roushan, M., Shahedi, K., & Ghorbani, J. (2013). Spatio-temporal variations of water quality (Case study: Talar River, the province of Mazandaran). Water Engineering, 6(18), 49–62  (in Persian).
Kang, D., So, Y.H., Park, K., Kim, I., & Kim, B.W. (2019). Analyses of TOC efficiency and correlation between DO, BOD, COD and influence factors using long-term observation data in the main stream of Nakdong River. Journal of Environmental Science International, 28(5), 465–474.
Khalili, R., Ghaedi, M., Parvinnia, M., & Sabzehmeidani, M.M. (2021). Simultaneous removal of binary mixture dyes using Mn - Fe layered double hydroxide coated chitosan fibers prepared by wet spinning. Surfaces and Interfaces, 100976.
Khalili, R., Montaseri, H., & Motaghi, H. (2021). Evaluation of water quality in the Chalus River using the statistical analysis and water quality index (WQI). Water and Soil Management and Modelling, (in press).
Khalili, R., Parvinnia, M., & Zali, A. (2020). Water quality assessment of Garmarood River using the National Sanitation Foundation Water Quality Index (NSFWQI), River Pollution Index (RPI) and Weighted Arithmetic Water Quality Index (WAWQI). Environment and Water Engineering, 6(3), 274–284  (in Persian).
Khalili, R., Zali, A., & Motaghi, H. (2021). Evaluating the heavy metals in the water and sediments of haraz river, using pollution load index (PLI) and geo accumulation index (Igeo). Iranian Journal of Soil and Water Research, 52 (4), 933-942 (in Persian).
Kumar, V., Parihar, R.D., Sharma, A., Bakshi, P., Sidhu, G.P.S., Bali, A.S., Karaouzas, I., Bhardwaj, R., Thukral, A.K., & Gyasi-Agyei, Y. (2019). Global evaluation of heavy metal content in surface water bodies: A meta-analysis using heavy metal pollution indices and multivariate statistical analyses. Chemosphere, 236, 124364.
Nyambura, C., Hashim, N.O., Chege, M.W., Tokonami, S., & Omonya, F.W. (2020). Cancer and non-cancer health risks from carcinogenic heavy metal exposures in underground water from Kilimambogo, Kenya. Groundwater for Sustainable Development, 10, 100315.
Prasanna, M.V., Praveena, S.M., Chidambaram, S., Nagarajan, R., & Elayaraja, A. (2012). Evaluation of water quality pollution indices for heavy metal contamination monitoring: a case study from Curtin Lake, Miri City, East Malaysia. Environmental Earth Sciences, 67(7), 1987–2001.
Santoso, A.D. (2018). Keragaan Nilai DO, BOD dan COD di Danau Bekas Tambang Batubara Studi Kasus pada Danau Sangatta North PT. KPC di Kalimatan Timur. Jurnal Teknologi Lingkungan, 19(1), 89–96.
Shrestha, S., & Kazama, F. (2007). Assessment of surface water quality using multivariate statistical techniques: A case study of the Fuji river basin, Japan. Environmental Modelling & Software, 22(4), 464–475.
Singaraja, C., Chidambaram, S., Srinivasamoorthy, K., Anandhan, P., & Selvam, S. (2015). A study on assessment of credible sources of heavy metal pollution vulnerability in groundwater of Thoothukudi districts, Tamilnadu, India. Water Quality, Exposure and Health, 7(4), 459–467.
Sobhan Ardakani, S., Yari, A.R., Taghavi, L., & Tayebi, L. (2016). Water quality pollution indices to assess the heavy metal contamination, case study: groundwater resources of Asadabad Plain in 2012. Archives of Hygiene Sciences, 5(4), 221–228.
Sobhanardakani, S. (2016). Evaluation of the water quality pollution indices for groundwater resources of Ghahavand plain, Hamadan province, western Iran. Iranian Journal of Toxicology, 10(3), 35–40.
Suriadikusumah, A., Mulyani, O., Sudirja, R., Sofyan, E.T., Maulana, M.H.R., & Mulyono, A. (2021). Analysis of the water quality at Cipeusing river, Indonesia using the pollution index method. Acta Ecologica Sinica, 41(3), 177–182.
Ustaoğlu, F., Tepe, Y., & Taş, B. (2020). Assessment of stream quality and health risk in a subtropical Turkey river system: A combined approach using statistical analysis and water quality index. Ecological Indicators, 113, 105815.