ارزيابي تغييرات كيفي آب زيرزميني دشت لنجانات با استفاده از تحليل عاملي تركيب شده با نظريه انتروپي اطلاعات

Evaluating the Groundwater Quality Variations Using Factor Analysis Combined with Information Entropy Theory

در اين مطالعه به ارزيابي منشا تغييرات كيفيت آب زيرزميني دشت لنجانات در استان اصفهان پرداخته شده است. از نتايج تجزيه‌و‌تحليل يون‌هاي اصلي و 11 گونه فلزي در 155 نمونه آب استفاده شده است. در تحليل كيفي روشهاي تجزيه‌و‌تحليل چند متغيره، زمين آمار در كنار تيوري آنتروپي استفاده شده است. خوشه‌بندي داده‌ها و مشخصه‌ها و همچنين تجزيه‌‌و‌تحليل‌هاي چند‌متغيره با استفاده از 14 مشخصه انتخابي كه داراي همبستگي قوي تا متوسط بودند صورت گرفت. بررسي همبستگي مشخصه‌هاي مختلف كيفي نشان مي‌دهد كه بيشترين تاثيرپذيري هدايت الكتريكي از كلسيم، سديم و سولفات است. نتايج نشان مي‌دهد كه 7/70 درصد از تغييرات كيفي آب زيرزميني تحت تاثير سه عامل اصلي است. تغييرات همزمان و نوسان‌هاي مشابه وزن عامل 1 (با 2/39 درصد تغييرات بار عاملي) با مقدار انتروپي فلزات سنگين نشان از اهميت اين عامل در تعيين غلظت اين عناصر دارد. اين عامل منشا انسان‌زاد و خارج از محيط طبيعي و تشكيلات زمين‌شناسي موجود در منطقه دارد. همبستگي منفي قوي بين وزن عامل و مقدار انتروپي فلزات سنگين نشان مي‌دهد كه منشا ورود و تغييرات مشخصه‌هاي عامل‌هاي 2 (با 4/22 درصد تغييرات بار عاملي) و 3 (با 1/9 درصد تغييرات بار عاملي) عوامل طبيعي بوده و فعاليت‌هاي انساني كمترين تاثير را در اين مورد دارد. به دليل ماهيت طبيعي تغييرات مشخصه‌هاي تعريف شده در عامل‌هاي 2 و 3 ، نمونه‌هاي آبي كه داراي مقادير بالاي اين مشخصه‌ها هستند بسيار ناپايدار بوده و تغييرات و نوسان‌هاي زيادي را نشان مي‌دهند.

This study has been evaluated the origin of changes in Lenjanat groundwater quality in Isfahan province.The analysis of major ions and 11 metal species in 155 water samples is used. The geostatisticsand entropy theory is applied in qualitative analysis of multivariate analysismethods.The data and parameters clustering and also multivariate analysis of 14 selected parameters which had a high to moderate correlation were done.Analysis the correlation between various qualitative parameters shows that calcium, sodium and sulfate have the maximum impact on electrical conductivity.Results showed that the 70.7% of the variation in ground water quality is influenced by three main factors.TheSimultaneousChanges and same fluctuations of the factor1score (with 39.2% factor load changes) with entropy values of heavy metals show the importance of this factor in determining the concentrations of these elements.This factor has the manmade origin, out of the natural environment and geological formations in the region.Strong negative correlation between the factor score and entropy value of heavy metals shows that the origin and changes in parameters of factor 2 (with 22.4% change in factorload) and 3 (with 9.1% changes in factorload) is due to natural factors and human activities has the lowest impact.Due to the natural nature of defined parameters of factors 2 and 3, the water samples that have high values of these parameters can be very unstable and show large fluctuations. Combining the geostatistical method and the information entropy theory to evaluate groundwater quality variations provides an effective tool for analyzing common factor uncertainty, and for conducting complete analyses of long-term monitoring data collected from a large-scale region.