ارزيابي غلظت‌‌هاي كربن معدني و آلي محلول و تركيب ايزوتوپي آنها در منابع آب حوضه آبريز كارده (شمال شهر مشهد)

Evaluation of Dissolved Inorganic and Organic Carbon Concentrations (DIC, DOC) and Their Isotopic Compositions (δ 13C-DOC, δ 13C-DIC) in Water Resources of the Karde Catchment (North of Mashhad)

در این مقاله، تغییرات غلظت كربن معدنی و آلی محلول و تركیب ایزوتوپی آنها در منابع آبی مختلف سطحی و زیرزمینی موجود در حوضه آبریز كارده، با مساحت حدود 547 كیلومتر مربع، واقع در شمال شهر مشهد، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی منشأ كربن محلول، از منابع آب سطحی و زیرزمینی مثل رودخانه، دریاچه سد، چشمه، چاه و قنات و از اعماق 1، 5 ،10، 15، 20 متری آب دریاچه سد كارده، در نقطه خروجی سد، در خرداد ماه 1390 نمونه‌برداری شد. پارامترهای صحرایی، در طی نمونه‌برداری در صحرا اندازه‌گیری شد. كلیه اندازه‌گیری‌ها در آزمایشگاه ایزوتوپی دانشگاه اتاوا انجام شد. غلظت كربن معدنی و آلی محلول و تركیب ایزوتوپی آنها به‌ترتیب توسط دستگاه‌های TCA و CF-IRMS اندازه‌گیری شد. بر اساس نتایج به‌دست آمده، میانگین مقدار كربن معدنی محلولدر آب‌های سطحی و زیرزمینی حوضه آبریز كارده به‌ترتیب برابر 1/54 و 8/66 میلی‌گرم در لیتر،میانگین مقدار كربن آلی محلول به‌ترتیب2/2 و۴۵/۰ میلی‌گرم در لیتر، میانگین مقدار 13C-DIC در آب‌های سطحی و زیرزمینی به‌ترتیب برابر ‰ 7- و ‰ 11- و میانگین مقدارδ13C-DOCبه‌ترتیب ‰ 6/31- و ‰ 5/29- بود. به‌طور كلی، غلظت كربن معدنی و آلی محلول و تركیب ایزوتوپی آنها، در منابع آبی مختلف سطحی و زیرزمینی متفاوت است و منشأ عمده كربن محلول موجود در منابع آبی حوضه آبریز كارده، از لیتولوژی (سنگ‌های كربناته آهكی و دولومیتی) و تا حدودی از پوشش گیاهی (گیاهان C3) منطقه است.

In this paper, the variations of dissolved inorganic and organic carbon (DIC, DOC) concentrations and their isotopic compositions (δ13C- DIC, δ13C- DOC) were evaluated in both surface and ground water resources in the Karde catchment area (with an area of about 547 Km2, located in the North of Mashhad). To identify the sources of the dissolved carbon (DIC and DOC), samples were collected in June 2011 from surface and ground water resources (river, dam’s lake, springs, wells, and Qanat) and from depths of 1, 5, 10, 15, and 20 meters of Karde dam lakeat a point located near the dam outlet. Field parameters (T, EC, and TDS) were measured during sampling. All measurements were performed in the G.G. Hatch Stable Isotope Laboratory at the University of Ottawa, Canada. The concentrations and isotopic compositions of DIC and DOC were determined using TCA and CF-IRMS instruments, respectively. Based on the results obt 1-دانشیار،مركزتحقیقاتآبهایزیرزمینی) متآب)،دانشكدهعلوم،دانشگاهفردوسی مشهد،،مشهد، ایران 2- دانشجوی كارشناسی ارشدهیدروژئولوژی، مركزتحقیقاتآبهایزیرزمینی) متآب)،دانشكده علوم،دانشگاهفردوسیمشهد، مشهد، ایران *نویسنده مسئول، پست الكترونیكی:mohammadzadeh@um.ac.ir           ained, the average values of DIC are 54.1 mg/l and 66.8 mg/l in the surface and ground water resources in the Karde catchment area, respectively; the average values of DOC are 2.2 mg/l and 0.45 mg/l; the average values of δ13C-DIC are -7‰ and -11 ‰; and the average values of δ13C-DOC are -31.6‰ and -29.5 ‰, respectively. In general, the concentrations of DIC, DOC, and their isotopic compositions (δ13C-DIC, δ13C-DOC) are different in the various water resources (surface and ground water) in the catchment and the major source of dissolved carbon in the catchment area is believed to be due to the lithology (limestone and dolomite carbonate rocks) and partly due to the vegetation (plants C3) in the region.