كاربرد آناليزهاي چند‌متغيره و انديس‌هاي اشباع در ارزيابي كيفي آب‌هاي زيرزميني دشت مرند

Application of statistical methods and saturation indices in groundwater quality assessment of the Marand plain

سابقه و هدف: آب‌هاي زيرزميني يكي از مهم‌ترين و با ارزش‌ترين منابع ملي كشور محسوب مي‌شود كه شناخت و بهره‌برداري اصولي و بهينه از آن مي‌تواند نقش اساسي در شكوفايي و رشد اقتصادي داشته باشد. مديريت غيراصولي و برداشت بي‌رويه از اين منابع خسارات جبران‌ناپذيري به محيط زيست و اقتصاد كشور وارد مي‌سازد. دشت مرند يكي از دشت‌هاي حاصلخيز استان آذربايجان‌شرقي است كه بيش از 80 درصد آب مورد نياز آن از آب زيرزميني تامين مي‌شود. حفظ و حراست از كيفيت اين منبع آبي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. هدف اين پژوهش بررسي كيفيت آب زيرزميني دشت مرند با استفاده از روش‌هاي آماري چند‌متغيره و انديس‌هاس اشباع مي‌باشد. مواد و روش‌ها: منطقه مورد مطالعه در شمال‌غرب استان آذربايجان‌شرقي در 60 كيلومتري شمال‌غرب شهرستان تبريز واقع شده است. وسعت كل محدوده مطالعاتي مرند 1871 كيلومتر‌مربع است كه 589 كيلومتر‌مربع آن را پهنه‌هاي آبرفتي (دشت) تشكيل مي‌دهد. تعداد 48 نمونه‌ از منابع آب زيرزميني واقع در سه آبخوان مختلف، در مهر‌ماه سال 1391 برداشت گرديد. پارامترها و يون‌هاي اندازه‌گيري شده شامل اسيديته (pH)، هدايت الكتريكي (EC)، كاتيون‌ها، آنيون‌هاي اصلي و نيترات مي‌باشد كه در آزمايشگاه آبشناسي دانشگاه تبريز تجزيه شيميايي و اندازه‌گيري قرار گرفته‌اند. در اين پژوهش از روش‌هاي آناليزهاي چند‌متغيره، انديس‌هاي اشباع در ارزيابي پارامترهاي كيفي استفاده شده است. يافته‌ها: تحليل خوشه‌اي، منابع آب را در سه گروه مجزا قرار مي‌دهد. در گروه اول تيپ آب به‌صورت بي‌كربنات سديك و در گروه‌هاي دوم و سوم كلروه سديك است. تحليل عاملي، نشان مي‌دهد كه 75 درصد از تغييرات كيفي آب توسط سه عامل شامل تاثير سازندهاي تبخيري و نمكي، انحلال كاني‌ها و افزايش تبخير سطحي كنترل مي‌شود. به‌منظور شناسايي فرآيندهاي ژيوشيميايي حاكم بر سفره آبدار، انديس‌هاي اشباع كلسيت، دولوميت و ژيپس نمونه‌ها مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه تركيب شيميايي آب زيرزميني به‌شدت تحت‌تاثير تغذيه از رودخانه، رسوبات تشكيل‌دهنده سفره آبدار و تبخير از سطح آب زيرزميني مي‌باشد. نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد كه تغييرات كيفي آب زيرزميني تحت‌تاثير سازندهاي تبخيري و نمكي، انحلال كاني‌ها و رسوبات تشكيل‌دهنده سفره آبدار، واكنش بين آب و مواد آبخوان و تبخير از سطح آب زيرزميني مي‌باشد. همچنين نتايج پژوهش نشان داد كه كيفيت آب زيرزميني در مناطق شرق و جنوب‌شرقي دشت براي انجام فعاليت‌هاي كشاورزي، شرب و صنعت نسبت به مناطق شمال و شمال‌غرب مناسبت‌تر مي‌باشد.

Background and Objectives: Groundwater is one of the most important and worthiest resources of the country, which recognizing and optimal utilizing of these resources cause economics efflorescence. Inaccurate management and groundwater overdraft make irrecoverable damage to these resources, environment and economy of the country. Marand plain is one of the fertile plains of East Azerbaijan Province which 80 percent of its water demands is supplied by groundwater. Therefore, qualitative protection of groundwater resources of this Plain is vital. In this Study, Statistical Methods and Saturation Indices are used for assessment of quality parameters. Materials and Methods: The study area is located in the north west of east Azarbaijan province, some 60 km far from the Tabriz city. The total Marand area is 1871 Km2 which 589 Km2 of this area covers the Marand plain aquifers. 48 water samples were collected from groundwater resources and analyzed and measured for major and some minor ions and species such as NO3-, F- and SiO2 as well as pH and EC in University of Tabriz hydrology lab. Groundwater resources are separated by cluster analyzing in three distinct groups. In this research multivariate analysis methods were used for quality parameters evaluation. Results: Cluster analyzing puts the water types in three individual groups. In first group the water type is bicarbonate sodic and in second and third groups it is chloro sodic type. The results of factor analysis indicated that three factors such as salty geologic formations dissolve of minerals and increasing of evaporation control about 75% of the total samples variance. To identify geochemical processes governing to the aquifer, saturation indices of calcite, dolomite and gypsum of the samples were evaluated. The results showed that chemical composition of groundwater is highly affected by river recharged water, aquifer skeletal materials and evaporation from the groundwater. Conclusion: The results showed that the quality variations of groundwater is affected by salty evaporate formations, solution of minerals and aquifer materials, evaporation from the rivers waters which recharge to the aquifer, water and formation reactions and evaporation from the groundwater. Also, the results showed that the water quality for agricultural, drinking and industrial purposes in eastern and southeastern parts of the study area is more suitable than the north and northwestern parts of the plain.