محاسبه و بكارگيري شاخص كيفيت آب در آبهاي ساحلي حوزه جنوبي درياي خزر

Computing and application of water quality index in coastal waters of the southern Caspian Sea basin

شاخص كيفيت آب ابزاري است كه داده هاي حاصل از آناليز پارامترهاي موثر در كيفيت آب را ادغام و با ارائه يك عدد نهايي درك كيفيت آب را براي عموم آسان مي نمايد. با توجه به اهميت و كاربرد شاخص كيفيت آب در تصميم‌گيري واحدهاي فعال و اجرايي در حفاظت و بهره‌‌وري، مطالعه حاضر براي نخستين بار با اهداف تعيين پارامترهاي محيطي با اهميت در كيفيت آب، تعيين وزن پارامترهاي موثر (هر يك از پارامترهاي موثر بر شاخص كيفيت آب) درياي خزر صورت گرفت تا امكان دسترسي به اطلاعات اختصاصي و لازم براي محاسبه شاخص كيفيت آب را در اين اكوسيستم آبي فراهم نمايد. داده‌‌هاي بدست آمده (wi و qi) براي محاسبه شاخص كيفيت آب درياي خزر در سال 98-1397 بكار گرفته شدند. با استفاده از نتايج آزمون مولفه اصلي بر داده‌‌هاي دراز مدت سال‌‌هاي 98-1382 (920 نمونه)، 9 پارامتر با اهميت (كدورت، كلروفيل-آ، BOD5، COD، pH، %DO، NO3 ، NH4 و PO4)، براي تعيين شاخص كيفيت آب انتخاب شدند و وزن آنها بدست‌‌آمد. محاسبه شاخص فرعي (qi) هر پارامتر بر اساس استانداردها، الزامات كيفيت آب ساحلي در اكوسيستم هاي دريايي و داده هاي مرجع درياي خزر صورت گرفت. در نهايت با محاسبه ميانگين هندسي، مقادير شاخص كيفيت آب در آبهاي ساحلي درياي خزر (WQIcs) بدست آمد. بكارگيري اين فرمول در سال‌‌هاي 98-1397 نشان داد كه WQIcs در محدوده 91-70 (كيفيت متوسط) و 69-35 (كيفيت بد) بترتيب شامل 74 و 26 درصد از نتايج شد. در بين 9 پارامتر مذكور، مقادير نيترات و فسفات (عوامل موثر بر افزايش تغذيه‌‌گرايي) بيشترين تاثير را بر كاهش شاخص كيفيت آب نشان دادند.

Water quality index is a tool that integrates data of effective factors on water quality. The final result of the index provides simple understanding of water quality for general people. Regarding the importance and application of water quality index in decision making of active and executive units in conservation and exploitation, the present study was conducted for the first time in the southern of Caspian Sea. The aims of paper are to determine: the environmental parameters which are important in water quality, determining weight (wi) of parameters affecting water quality index and sub-indices (qi) of each important parameters of Caspian Sea water quality index (WQIcs). This research will provide the specific and necessary information and data for calculating the water quality index in this aquatic ecosystem. The provided wi and qi were applied for water quality index calculating of the Caspian Sea data in 2018-2019. Using Principal Component Analysis results on long-term data 2003-2019 years (920 water samples), 9 important parameters (turbidity, chlorophyll-a, BOD5, COD, pH, DO%, NO3, NH4 and PO4) were determined for WQIcs and indicator weighting (wi) of each parameter was determined. The sub-index (qi) of each parameter was calculated based on standards threshold, coastal water quality requirements in marine ecosystems and reference value data of Caspian Sea. Finally, by calculating the geometric mean, the value of water quality index in the Caspian coastal waters was obtained. The application of this formula in 2018-2019 showed that 74 and 26% of WQIcs were in the range of 70-91 (medium class) and 35-69 (bad class), respectively. Among the 9 parameters mentioned above, nitrate and phosphorus (the factors of trophic enrichment) had the greatest effect on decreasing water quality index.