شناسايي منشأ و سهم نسبي نيترات در آبخوان شرقي كابل با استفاده از نمايانگر‌هاي ايزوتوپي و مدل BSIMM

سابقه و هدف: در چند دهه اخير آلودگي منابع آب به نيترات به يك مسئله محيط زيستي جهاني تبديل شده است كه اغلب ناشي از فعاليت‌هاي شهري و كشاورزي است. در دو دهه گذشته كابل پايتخت افغانستان شهرنشيني سريع تجربه كرده است. اين شهرنشيني سريع باعث كاهش ذخيره آب زيرزميني دشت كابل و آلودگي آب زيرزميني به نيترات شده است. در دشت كابل، آب زيرزميني تنها منبع تأمين آب آشاميدني ساكنان اين شهر است. هدف اين پژوهش تعيين منشأهاي مختلف آلاينده نيترات، بررسي فرآيند‌هاي تحول نيتروژن و تخمين سهم نسبي منابع مختلف آلاينده نيترات در آب زيرزميني دشت شرقي كابل مي‌باشد.مواد و روش‌ها: در مهر ماه ۱۳۹۹، ۱۸ نمونه آب زيرزميني از آبخوان دشت شرقي كابل برداشت شد. پارامترهاي صحرايي مانند هدايت الكتريكي، pH، اكسيژن محلول و دما در محل‌هاي نمونه‌برداري توسط دستگاه پرتابل اندازه‌گيري شد. نمونه‌هاي جمع‌آوري شده جهت سنجش نيترات و نيتريت در مدت كمتر از شش ساعت به آزمايشگاه شركت ‌‌‌‌‌Green Tech منتقل و در همان روز غلظت يون‌هاي نيترات و نيتريت سنجش شد. نمونه‌هاي جمع‌آوري شده جهت سنجش يون‌هاي اصلي به آزمايشگاه مركزي شركت آب منطقه استان تهران ايران منتقل شد. نمونه‌هاي نيترات جهت سنجش ايزوتوپي در آزمايشگاه موسسه UFZ (Helmholtz Center for Environmental Research) در كشور آلمان منتقل و در آنجا سنجش‌‌هاي ايزوتوپي با استفاده از روش ‌‌bacterial denitrifier انجام شد. سهم نسبي منابع بالقوه نيترات با استفاده از مدل اختلاط ايزوتوپي پايدار بيزي تعيين گرديد.نتايج و بحث: شهر كابل فاقد سيستم جمع‌آوري فاضلاب مركزي است. دفع فاضلاب بيشتر از طريق چاه‌هاي سپتيك و جذبي صورت مي‌گيرد. غلظت نيترات آب زيرزميني از ۴ تا 120/4 ميلي‌گرم بر ليتر با مقدار ميانگين ۲۱ ميلي‌گرم بر ليتر تغيير مي‌كند. مقاديرδ15N- NO3̄ از 4/8 پرميل تا 20/8 پرميل و مقادير δ18O-NO3̄ از 0/7 پرميل تا 18/6 پرميل تغيير مي‌كند. براي تعيين منابع اصلي نيترات از نمودار تركيبي δ18O-NO3̄ در مقابل δ15N- NO3̄ استفاده شده است. با توجه به قرار گرفتن بخش عمده نمونه‌هاي در محدوده فاضلاب انساني و كود‌هاي حيواني، بنابراين فاضلاب شهري نقش عمده در افزايش غلظت نيترات آب زيرزميني دشت كابل دارد. از آنجاييكه كلر يك يون پايدار است و تحت تأثير عوامل محيطي قرار نمي‌گيرد، از نمودار نسبت مولار NO3̄/Cl‾ در مقابل Cl‾ جهت شناسايي منابع بالقوه نيترات در آبخوان دشت كابل استفاده شده است. اين نمودار نشان مي‌دهد كه فاضلاب شهري منبع اصلي نيترات در اين آبخوان مي‌باشد. غلظت‌ بالاي اكسيژن محلول و نيترات نمونه‌هاي آب زيرزميني بيانگر شرايط اكسيدي حاكم در آبخوان و عدم رخداد نيترات‌زدايي است. نتايج ايزوتوپي پايدار بيزي نيز نشان مي‌دهد كه فاضلاب شهري نقش اصلي در آلودگي آب زيرزميني به نيترات دارد. بنابراين شهرنشيني سريع و افزايش جمعيت در دشت كابل در دو دهه اخير سبب آلودگي آب زيرزميني به نيترات شده است. عدم قطعيت در برآورد منابع نيترات به صورت كمي با استفاده از شاخص عدم قطعيت (UI90) ارزيابي شده است. نتايج اين مطالعه عدم قطعيت نسبتاً بالايي را براي سهم منابع نيترات، بويژه فاضلاب و كود حيواني (0/49) و نيتروژن آلي خاك (0/44) نشان مي‌دهند.نتيجه‌گيري: فاضلاب انساني و حيواني، نيتروژن آلي خاك و كود‌هاي شيميايي منابع بالقوه نيترات در دشت كابل مي‌باشند. مدل اختلاط ايزوتوپي پايدار بيزي نشان داد كه فاضلاب انساني و حيواني (69/5 درصد) منبع اصلي آلودگي نيترات در آبخوان هستند. نتايج نشان داد كه نيترات‌زايي عمده‌ترين فرآيند بيوژئوشيمي تحول نيتروژن در آبخوان دشت كابل است.