تجزيه و تحليل هيدروژيوشيميايي رودخانه بيدخوان بردسير كرمان با استفاده از آزمون مولفه اصلي و آناليز خوشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي

Hydrogeochemical analysis of Bidkhan stream of Bardsir using Principal Component and Cluster Analyses

هدف اين مطالعه، تعيين منشا و غلظت عناصر و تركيبات محلول در آب رودخانه بيدخوان است. اين رودخانه زهكش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌كننده دهانه آتشفشان غيرفعال بيدخوان است كه در 40 كيلومتري جنوب‌شرق بردسير كرمان واقع شده است. بدين منظور 12 نمونه در مسير اين رودخانه برداشت و EC، pH و درجه حرارت آن‌ها‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ در صحرا و غلظت يون‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي اصلي و چند فلز سنگين با روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي استاندارد تعيين شد. پس از كنترل صحت و دقت نتايج، از تكنيك‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي آماري آناليز مولفه اصلي و خوشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي در نرم‌افزار SPSS و از نرم‌افزار GIS براي تحليل تغييرات غلظت عناصر استفاده شد. در آناليز مولفه اصلي، عناصر و تركيبات در 4 گروه (فاكتور) مختلف قرار گرفتند. در فاكتور اول، كاتيون‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي كلسيم، سديم، منيزيم، ليتيم، استرانسيم، باريم و آنيون‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي بي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌كربنات، سولفات و كلريد قرار دارند كه از فرايندهاي غالب اصلي يعني كيفيت آب باران، هيدروليز سيليكات‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و احتمالاً هوازدگي پيريت تاثير پذيرفته‌اند. در فاكتور دوم، عناصر آهن، منگنز و آلومينيوم قرار دارند كه منشا يكسان موجب آزاد‌شدن آن‌ها‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ به صورت همزمان و رسوب‌گذاري اين عناصر به صورت هيدروكسيد در برخورد با شرايط قليايي و اكسيدان آب منطقه شده است. در فاكتور سوم، واناديم همراه pH قرار دارد كه نشان مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهد تغييرات واناديوم از تغييرات pH تبعيت مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌كند. در فاكتور چهارم عنصر كادميوم قرار دارد كه تفاوت در رفتار ژيوشيميايي اين عنصر موجب شده است كه در گروهي جداگانه قرار گيرد. نتايج آناليز خوشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي نيز به طور كلي نتايج آزمون مولفه اصلي را تاييد مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌كند. غلظت عناصر ليتيم، استرانسيم، باريم و واناديم در آب رودخانه انعكاسي از غلظت آن‌ها‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ در سنگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي منطقه است كه به طور عمده شامل گدازه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي آندزيتي- داسيتي و ريوليتي و انواع نهشته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي آذرآواري است و واكنش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي هيدروليز سيليكات‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و تا حدي تجزيه پيريت مهم‌ترين عوامل رهاسازي آن‌ها‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ محسوب مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند. غلظت باريم و ليتيم پايين‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر از حد استاندارد EPA و WHO است، اما واناديم در مقايسه با آب آشاميدني ساير كشورها غلظت بالايي دارد.

The main purpose of this study is to determine the source of some elements and compounds of Bidkhan stream. This stream drains the caldera of inactive Bidkhan stratovolcano which is located 40 km to the southeast of Bardsir town in Kerman Province. A total of 12 samples were collected along the course of this stream and EC, pH and temperature were measured in the field. The concentration of major ions as well as some heavy metals was determined using standard analytical methods. After controlling the precision and accuracy of the analyses, in order to interpret the causes of concentration changes, Principal Component Analysis (PCA) and Cluster Analysis (CA) statistical methods were employed using SPSS and the isoconcentration maps were prepared by GIS. In PCA, four factors were determined. Factor 1 includes Ca2+, Na+, Mg2+, Li+, Ba2+, Sr2+, HCO3-, SO42- and Cl-, indicating the influence of the major processes such as rainwater chemistry, silicate hydrolysis and possibly pyrite oxidation. Factor 2 includes Fe2+, Fe3+, Mn2+ and Al3+ which may be released from silicate hydrolysis and pyrite decomposition (Fe) but all three are very insoluble and hence precipitate as oxides and hydroxides.Vanadium and pH lie in factor 3, probably because vanadium follows pH changes. Cadmium singly lies in factor 4, indicating differences in its geochemical behavior with respect to other analytes. Cluster Analysis confirms the results of PCA. The concentration of Li, Sr, Ba and V follows their concentration in local rocks .