تخمين سهم نسبي منابع چندگانه نيترات در آب زيرزميني دشت ورامين با استفاده از مدل اختلاط ايزوتوپي بيزي

Estimate Proportional Contributions of Multiple Nitrate Sources in Groundwater of Varamin Plain Using a Bayesian Isotope Mixing Model

آلودگي نيترات آب‌هاي سطحي و زيرزميني مشكل مهم كيفيت آب در كره زمين است. در پژوهش‌هاي متعدد از روش علمي تعيين روابط δ15N- و δ18O- براي مشخص نمودن منابع غالب نيترات در آب‌هاي زيرزميني، با وجود همپوشاني دامنههاي ايزوتوپ نيترات و وقوع تفريق ايزوتوپي نيترات، استفاده مي‌شود. منابع پتانسيل نيترات در منطقه مورد مطالعه شامل كودهاي شيميايي آمونيوم‌دار، پساب تصفيه‌خانه فاضلاب جنوب تهران، فاضلاب‌هاي انساني و حيواني، رودخانه شور، بارندگي و نيتروژن آلي خاك است. براي شناسايي منابع مختلف نيترات و تخمين سهم نسبي آن‌ها در آب زيرزميني آبخوان ورامين، از ايزوتوپ‌هاي دوگانه نيترات (δ15N- و δ18O- ) و مدل اختلاط ايزوتوپي بيزي براي 38 نمونه در آبان 1396 استفاده شد. بر اساس آناليز خوشه‌اي سلسله مراتبي، 38 نمونه آب ‌زيرزميني از لحاظ خصوصيات هيدروشيميايي به سه خوشه (گروه‌هاي يك تا سه) تقسيم‌بندي شدند. ميانگين مقدار δ15N- براي گروه‌هاي 1، 2 و 3 به‌ترتيب ‰2/1 ±7+، ‰1/1 ±10/2+ و ‰2/1 ± 16/1+ و ميانگين δ18O- ، به‌ترتيب ‰1/9 ±2/3+ ، ‰0/8 ±0/6+، ‰1/4 ±6/2+ بود. مدل SIAR نشان داد كه كودهاي آمونيوم‌دار و فاضلاب، بيشترين سهم نيتروژن آلي خاك و بارندگي كمترين سهم را در آلودگي نيترات آبخوان ورامين دارند.

Nitrate (NO3 W) pollution of surface and ground water is a major problem in water quality on the planet. The scientific method of the relations between X15N-NO3 W and X18O-NO3 W to identify the dominant sources of nitrate in groundwater, despite the overlap of nitrate isotopic ranges and the occurrence of nitrate isotopic fractionation, has been used in numerous studies. NH4 + fertilizer, treated wastewater, sewage and manure, Shour River, NO3 in precipitation and soil organic N, are potential sources of nitrate pollution in the study area. To identify different nitrate sources and to estimate their proportional contribution in the groundwater of the Varamin aquifer, a dual isotope (X15N-NO3 W and X18O-NO3 W) method and a Bayesian isotope mixing model for 38 samples in November 2016 have been applied. Based on hierarchical cluster analysis, 38 groundwater samples are classified into three clusters (groups one to three) in terms of hydrochemical properties, the mean values of X15N–NO3 W in groups 1, 2 and 3 are +7.0± 2.1‰, +10.2 ±1.1‰ and +16.1±2.1‰, respectively. The mean of X18O–NO3 W values of the groundwater in groups 1, 2 and 3 are +2.3± 1.9‰, +0.6 ± 0.8‰ and +6.2 ± 1.4‰, respectively. SIAR model results indicate that the highest contribution in the nitrate pollution of the Varamin aquifer are related to “NH4 + fertilizer” and “manure and sewage” while “soil N” and “NO3 W in precipitation” have the lowest influence.