Document Type : پژوهشی
Authors
Abstract
Ata Allah Nadiri[1]*
Asghar Asgharai Moghaddam[2]
Fariba Sadeghi Aghdam[3]
Keivan Naderi[4]
Abstract
Water demand management and water supply for different usages associated with identification, control and reduction of water pollution for improving water quality and environmental indices are the main purposes of water resources management in the country. Sahand Dam reservoir is the main source of water to supply drinking, industrial and agricultural demands. Therefore, the illness reported from residents due to high concentration of arsenic (200 times more than the permissible limit of drinking water) in drinking water, show the importance of the study of water quality in the area. To determine the quality of water resources for different consumptions, 50 water samples were collected from the water resources of the area and analysed in the hydrological lab of the Geolology Department of Tabriz University. In addition, data collected by the researchers sector of East Azerbaijan Regional Water Authority for studying the Sahand Dam also were used. In this research, Factor analyzing and time series variations methods for determing factor effecting on hydrogeochemistry of the area were used. Quality monitoring and hydrochemical factors affecting water resources of Sahand Dam identify two main factors affecting hydrochemistry of groundwater of the study area which are arsenic and salinity anomalies. In this regard the main anomalies, origins and areas affected by these anomalies were recognized and the distribution maps of these factors in the study area were prepared.
[1]- Ph.D of Hydrogeology, Assistant Professor, Faculty of Natural Science, University of Tabriz (Corresponding author), Email:nadiri@tabrizu.ac.ir.
[2]- Ph.D of Hydrogeology, Professor, Faculty of Natural Science, University of Tabriz.
[3]- M.Sc of Hydrogeology, Department of natural science, University of Tabriz.
[4]- M.Sc of Hydrogeology, Department of natural science, University of Tabriz.
Keywords
مقدمه
شناسایی و پایش کیفیت منابع آب از جمله مخازن سدها و منابع آبی مربوط به آن، جایگاه ویژهای در مدیریت کیفیت منابع آب دارد. سدها به عنوان مهمترین سازههای کنترل و تأمین آب برای کاربریهای مختلف، اثرات زیستمحیطی، اجتماعی و اقتصادی گستردهای به همراه دارند. مدیریت کیفیت آب در مخازن سدها نیازمند مطالعه و ارزیابی تغییرات کیفیت آب و شناخت پدیدههای مختلف است. امروزه بیشتر آبهای طبیعی در معرض آلودگی قرار گرفته یا آلوده شدهاند؛ از اینرو لازمه‌ی هرگونه اقدام جهت کنترل و کاهش آلایندههای آبی و تأثیرات آنها، آگاهی کامل از نحوه‌ی توزیع و پراکندگی آلایندههای موجود در سطح است که در اختیار داشتن چنین اطلاعاتی صرفاً از طریق ایستگاههای سنجش آلودگی توزیع یافته در سطح منطقهی مورد مطالعه و درونیابی نقاط نمونهبرداریشده و انجام آنالیزهای مختلف امکانپذیر میباشد.
از جمله عوامل تأثیرگذار بر کیفیت آبها، میتوان زمینشناسی (هم[1]، 1989) و تأثیر سازندها (فریز و چری[2]، 1979)؛ (اصغری مقدم، 2011)، فرآیندهای واکنشی و فعالیتهای بیولوژیکی و اختلاط آبها (هانسلو[3]، 1995؛ فتر[4]، 1994)، نزولات جوی، آب و هوا و موقعیت جغرافیایی (دیویس و دویست[5]، 1966)، نیمرخ خاک و پوشش گیاهی (باور[6]، 1978) و عوامل شوری (شوارتز و زنگ[7]، 2003) را برشمرد.
غلظت بیش از حد استاندارد عناصر کمیاب به عنوان آلودگیهایی با منشأ طبیعی و مصنوعی از جمله نیترات، فلوئور، آرسنیک به علت تأثیر زیاد بر سلامتی انسان، بسیار با اهمیت است (انور و همکاران[8]، 2011؛ کاردسو و همکاران[9]، 2010؛ بوندشو و همکاران[10]، 2011؛ دیسچمپس و متسچولیت[11]، 2011). در صورت آلودگی طبیعی منابع آب که بهشدت متأثر از فرایندها و سازندهای زمینشناسی است، نمیتوان به سادگی این آلودگیها را از بین برد و یا مانع گسترش آنها شد لذا این نوع آلودگیها بایستی به دقت مورد بررسی قرار گیرند (چیبان و همکاران[12]، 2012؛ انور و همکاران، 2011؛ کرنجو و همکاران[13]، 2008؛ قورونگ و همکاران[14]، 2005).
طی سالهای اخیر غلظت آرسنیک تأثیرات سویی بر سلامت مردم منطقهی حوضهی آبریز سد سهند داشته است (مسافری و همکاران، 2008) و با توجه به این که سد سهند و منابع آبی آن، آب شرب شهرستان هشترود و روستاهای اطراف را تأمین میکند، از اینرو، مطالعهی منابع آبی در ارتباط با این سد اهمیت و ضرورت مییابد.
مطالعات هیدروشیمیایی نمونههای آبی و همچنین مطالعهی مقاطع تهیه شده از سازندهای زمینشناسی، وجود آرسنیک در سازندهای منطقه را همراه با آنومالیهای خیلی بالای این عنصر نشان میدهد (ندیری و همکاران، 1390، صادقی اقدم، 1391؛ ندیری و همکاران، 2013).
اطلاع از وضعیت کیفی آبهای سطحی و زیرزمینی بهوسیله تعیین عوامل عمده مؤثر بر هیدروشیمی آبها و شاخصهای کیفیت آب این امکان را فراهم میسازد تا ضمن استفاده از اطلاعات بهدست آمده، در مواقع لزوم برای تأمین سلامت این منبع مهم و حیاتی، بتوان راهکارهای مدیریتی مناسب را اتخاذ نمود. استفاده از فناوریهای سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی برای کنترل کمّی و کیفی آب رودخانهها و مخازن و آبهای زیرزمینی موجب پایش کیفیت آسانتر و مقرون به صرفهتر میشود، مخصوصاً هنگامی که بهدست آوردن اطلاعات از منابع آبی کل منطقه مورد نیاز باشد. با تعیین پارامترهای کیفی آب از نقاط قابل نمونهبرداری و تعیین رگرسیون بین پارامترها و درونیابی بین نقاط، میتوان نقشههای توزیع پارامترهای کیفی را تهیه کرد (سولومن و کویل[15]، 2006؛ و دار و همکاران[16]، 2010) همچنین در شناسایی و تشخیص منابع آب زیرزمینی، انتخاب مکانهای تغذیهی مصنوعی، مدل‌سازی آلودگی و جریانات سطحی بر پایه‌ی GIS، شناسایی خطرات آلودگی آب زیرزمینی و برنامه‌ریزی حفاظتی، تخمین توزیع تغذیهی طبیعی، آنالیز دادههای هیدروژئولوژیکی و بازبینی فرآیندها میتوان از این فناوریها سود جست (Jha et al, 2006).
منطقهی مطالعاتی
منطقهی مطالعاتی به مساحت حدود 384 کیلومتر مربع در استان آذربایجانشرقی، در غرب شهرستان هشترود و در محدودهای به مختصات جغرافیایی، ²55 ²62 °46 تا ²49 ¢00 °47 طول شرقی و ²32 ¢34 °37 تا 50 ¢52 °37 عرض شمالی واقع شده است. این محدوده در حد فاصل رشتهکوه بزقوش در شمالشرق، تودهی آتشفشانی سهند در شمالغرب و رشتهکوههای تخت سلیمان (واقع در شهرستان چاراویماق) در جنوب قرار گرفته است. موقعیت مکانی حاصل از پیوند عناصر واحدهای توپوگرافی فوقالذکر باعث شکلیابی منطقه به
صورت یک چالهی بستهای که تنها به سمت شرق و درهی قزلاوزن باز میشود، شده است. این منطقه از لحاظ زمینشناسی مشابه با زون البرز- آذربایجان بوده (آقانباتی، 1383) و جزو مناطق آتشفشانی-رسوبی جوان میباشد. سد سهند در پاییندست محل تلاقی دو رودخانهی آلمالو و قرنقو احداث گردیده است. این سد با حجم مخزنی 165 میلیون مترمکعب، تأمینکننده‌ی منابع آب کشاورزی، صنعت و شرب منطقه میباشد (سازمان آب منطقهای آذربایجانشرقی، 1386).
زمینشناسی و هیدروژئولوژی منطقهی مطالعاتی
در مـحدودهی مـطالعاتی سازنـدهای مربوط بـه میوسن تا کواترنری وجـود دارد. در شـکل (1) نـقشهی زمینشناسی منطقه قابل مشاهده است. سازنـدهای زمینشناسی در منطقهی مورد مـطالعه به دو بـخش مهم نهشتههای قرمز زیرین و فوقانی و نهشتههای آذرآواری و گدازههای توده آتشفشانی سهند تقسیم میشوند که کیفیت آبهای منطقه را تحت تأثیر قرار میدهند. سازند قرمز زیرین شامل کنگلومرا و ماسه سنگ و بخش فوقانی آن شامل مارن و سیلت استون میباشد. لایههای دارای ژیپس، انیدریت و هالیت مکانهای شمالی و جنوبی حاشیه‌ی سد و رودخانهی آلمالو واقع شدهاند. پدیدههایی همچون گسلش، چینخوردگی، بالاآمدگی و زمینلغزش، از جمله پدیدههای زمینشناسی در سازندهای منطقه هستند. سازندهای ولکانیکی به سن میوسن و پلیوسن شامل نهشتههای پیروکلستیکی سهند و خاکسترهای آتشفشانی هستند که رودخانهی قرنقو از بین این تشکیلات جریان مییابد. سازندهای کواترنری منطقه شامل تراسهای آبرفتی قدیمی و جوان، سنگ آهک و رسوبات آبرفتی عهد حاضر میباشند.
مطالعات و بررسیهای صحرایی منجر به شناسایی چندین گسلش در سازندهای میوسن گردید که این گسلها آبهای زیرزمینی و سطحی را به یکدیگر مرتبط میسازند. طی مطالعهی مقاطع نازک و صیقلی سولفیدهای آرسنیک در شکستگیها و درز و شکافهای سنگ آهک، مارل و کنگلومرا ماسه سنگ و سازند قرمز مشاهده و بیشترین غلظتهای آرسنیک در نمونههای آنالیز شده از آب چشمههای مرتبط با گسلها شناسایی گردید. تغلیظ اپیترمال عنصر آرسنیک در شکستگیهای سازند میوسن عمده منشأ این آنومالی شناخته شد (ندیری و همکاران، 1390؛ ندیری و همکاران 2013).
شکل (1) نقشهی زمینشناسی محدودهی مطالعاتی
محدودهی مطالعاتی از نظر هیدروژئولوژیکی جزوی از حوضهی آبریز سفیدرود دریای خزر است. با توجه به دادههای آب و هوایی برای دوره‌ی دهساله (1379-1389)، مطابق جدول (1) متوسط میزان بارش در ایستگاههای ساریقمیش، چپینی، سراسکند حدود 350 میلیمتر و متوسط درجه حرارت سالانه oC11+ میباشد. اقلیم منطقه با استفاده از تقسیمبندی اقلیمنمای آمبرژه (1930)، جزو مناطق نیمهخشک سرد میباشد. از نظر هیدروژئولوژیکی در محدودهی مطالعاتی سفره‌ی آب زیرزمینی وسیع و یکپارچه وجود ندارد و منابع آب زیرزمینی از تعدادی سفرههای هتروژن کم وسعت و پراکنده تشکیل شده است. شرایط هیدروژئولوژیکی محدودهی مطالعاتی با سازندهای زمینشناسی و تکتونیک منطقه رابطهی مستقیم دارد. آبهای سطحی و زیرزمینی منطقه با یکدیگر مرتبط هستند، به طوری که آبهای سطحی ناشی از بارش جوی و ذوب برف دامن»ههای سهند ضمن نفوذ در زمین به صورت جریانات زیرسطحی، ب»ه آبهای زیرزمینی م»یپیوندند و آبهای زیرزمینی در بسیاری از مناطق به وسیله چشمهها به سطح راه مییابند. اکثر این منابع آبی در ارتباط با سازند قرمز میوسن و نهشتههای کواترنری میباشند.
جدول (1) متوسط پارامترهای هیدرولوژیکی و هواشناسی منطقهی مطالعاتی برای دوره شاخص دهساله (1379-1389)
|
پارامترها |
واحد |
ایستگاه |
متوسط ایستگاهها |
||
|
ساریقمیش |
چپینی |
سراسکند |
|||
|
متوسط بارش سالانه |
میلیمتر |
75/335 |
58/364 |
09/330 |
14/350 |
|
متوسط درجهحرارت سالانه |
سانتیگراد |
82/12+ |
98/9+ |
76/10+ |
18/11+ |
|
متوسط تبخیر و تعرق از تشتک |
میلیمتر |
30/1687 |
31/1181 |
41/1073 |
1314 |
|
متوسط رطوبت نسبی سالانه |
درصد |
17/57 |
34/43 |
47/43 |
99/47 |
مواد و روشها
به منظور پیشبرد مطالعات از دادههای تهیه شده توسط پایشهای کیفی گروه آبشناسی دانشگاه تبریز در قالب پایاننامهی کارشناسی ارشد (صادقی اقدم، 1391) و مطالعات انجام یافته توسط سازمان آب منطقهای استان آذربایجان شرقی، استفاده گردید. مشخصات آماری مربوط به 50 ایستگاه نمونهبرداری (شهریورماه 1390) مطابق جدول (2) و محل نمونهبرداریها در شکل (2) ارائه شده است.
در این مطالعه به منظور تعیین عوامل مؤثر بر هیدروشیمی منطقه، از روش تجزیه و تحلیل مؤلفههای اصلی [17](PCA)، با استفاده از نرمافزار SPSS (V.17) استفاده گردید. تجزیه به عوامل از تکنیکهای آماری گسترده در مطالعات هیدروشیمیایی است(خان، 2011؛ دراگون[18]، 2006؛ گوپتا و سابرامانین[19]، 1998). این آنالیز به طور عمده سعی در تفسیر یا آشکارسازی ساختارهای اساسی ساده و فرآیندهای اصلی حاکم بر هیدروشیمی منطقه بهوسیله‌ی کاهش و طبقهبندی دادهها را دارد (ییدانا[20]، 2012؛ پاپادرو و همکاران[21]، 2006)، که به ویژه به عنوان روش طبقهبندی برای مطالعات رخسارههای هیدروشیمیایی، تعیین منشأ آنها، مطالعات آلودگی آبهای زیرزمینی، و شناسایی فرآیندهای زمینزاد[22] و انسانزاد[23] مؤثر در آنها بهکار می‌رود (آریس و همکاران[24]، 2007؛ دراگن، 2006). برای تعیین عوامل مؤثر بر هیدروشیمی منطقه از دادههای استاندارد شده (روش کایزنر) استفاده گردید. استخراج مقادیر ویژه حاصل از ماتریس ترانهاده این دادهها منجر به استخراج عاملهای اصلی گردید. پس از استخراج عمده عوامل مؤثر بر منابع آبی، عوامل افت کیفیت و آلاینده‌ی آب، شامل عوامل شوری و آرسنیک در محدودهی مطالعاتی بررسی میشود.
شکل (2) موقعیت مکانهای نمونهبرداری شده
جدول (2) مشخصات آماری آنالیز نمونهبرداریهای محدودهی مطالعاتی
|
واریانس |
انحراف معیار |
میانه |
میانگین |
ماکزیمم |
مینیمم |
پارامتر |
|
39/10429 |
12/102 |
79/77 |
65/121 |
04/417 |
29/35 |
Ca (mg/L) |
|
84/2177 |
67/46 |
39/12 |
45/31 |
76/216 |
92/2 |
Mg (mg/L) |
|
58/973283 |
55/986 |
71/68 |
61/306 |
17/6365 |
73/8 |
Na (mg/L) |
|
81/291 |
08/17 |
73/5 |
75/11 |
75/96 |
62/0 |
K (mg/L) |
|
68/18 |
32/4 |
0 |
50/2 |
80/16 |
0 |
(mg/L) |
|
60/370156 |
41/608 |
42/318 |
09/523 |
80/3708 |
40/146 |
(mg/L) |
|
44/1750458 |
05/1323 |
70/64 |
79/392 |
8508 |
89/0 |
Cl (mg/L) |
|
88/95214 |
57/308 |
50/46 |
28/165 |
1417 |
10/1 |
(mg/L) |
|
53/53 |
32/7 |
86/1 |
15/4 |
87/42 |
15/0 |
(mg/L) |
|
07/0 |
26/0 |
62/0 |
65/0 |
28/1 |
09/0 |
F (mg/L) |
|
19/1 |
09/1 |
91/1 |
96/1 |
58/4 |
34/0 |
(mg/L) |
|
15/0 |
39/0 |
02/0 |
19/0 |
01/2 |
0 |
As (mg/L) |
|
01/0 |
10/0 |
10/1738 |
02/0 |
71/0 |
0 |
Fe (mg/L) |
|
03/15188169 |
20/3897 |
69/7 |
10/1738 |
25100 |
285 |
EC(s/cm) |
|
23/0 |
47/0 |
79/77 |
69/7 |
57/8 |
03/6 |
PH |
بحث و نتایج
عوامل مؤثر بر هیدروشیمی محدودهی مطالعاتی از طریق بررسی پارامترهای مربوط به 50 داده‌ی هیدروشیمیایی (شهریورماه 1390) تعیین گردید. جدول (3) نشانگر درصد واریانس تجمعی و جدول (4) بارهای عاملی مؤثر هر متغیر در عاملهای استخراجی است که نمایش توزیع این بارها در هر عامل مطابق شکل (3) ارائه گردیده است. بر این اساس سه عامل مؤثر بر هیدروشیمی منطقه مشخص گردید. عامل اول که دربردارنده 44 درصد کل واریانس دادهها میباشد، به عنوان اصلیترین عامل در هیدروشیمی منطقه دانسته میشود. این عامل نشان دهنده‌ی روند عمومی و عامل شوری آبهای زیرزمینی است که همراه با افزایش مواد محلول و هدایت الکتریکی نشانگر تعامل بین زون آب - خاک و تأثیر سازندهای زمینشناسی در منطقه است. عامل دوم دارای 16 درصد واریانس کل دادهها نشانگر منشأ مرتبط با آنومالی آرسنیک موجود در منابع آبی و تأثیر نیترات حاصل از کودهای کشاورزی میباشد. عامل سوم با 12 درصد واریانس کل دادهها نشانگر چگونگی افزایش یونهای کربنات، آهن و سیلیس در منابع آبی منطقه است.
طبق مطالعات و گزارشات کیفی این منابع آبی، دو عامل اول و دوم یعنی شوری (هدایت الکتریکی) و آرسنیک، در منطقه مشکلساز میباشد که به بررسی بیشتر این دو عامل پرداخته میشود.
جدول (3) عاملهای استخراجی و مقادیر واریانس آنها
|
عوامل |
مقادیر ویژه اولیه |
مجموع چرخش مربع بارها |
||||
|
|
کل |
% واریانس |
% تجمعی |
کل |
% واریانس |
% تجمعی |
|
1 |
129/7 |
527/47 |
527/47 |
669/6 |
46/44 |
46/44 |
|
2 |
350/2 |
667/15 |
194/63 |
376/2 |
84/15 |
30/60 |
|
3 |
421/1 |
476/9 |
670/72 |
854/1 |
36/12 |
67/72 |
|
4 |
980/0 |
534/6 |
204/79 |
|
|
|
|
5 |
810/0 |
406/5 |
611/84 |
|
|
|
|
6 |
766/0 |
113/5 |
723/89 |
|
|
|
|
7 |
548/0 |
654/3 |
378/93 |
|
|
|
|
8 |
401/0 |
678/2 |
056/96 |
|
|
|
|
9 |
303/0 |
020/2 |
076/96 |
|
|
|
|
10 |
156/0 |
044/1 |
120/99 |
|
|
|
|
11 |
073/0 |
490/0 |
611/99 |
|
|
|
|
12 |
051/0 |
343/0 |
955/99 |
|
|
|
|
13 |
006/0 |
041/0 |
996/99 |
|
|
|
|
14 |
0005/0 |
0034/0 |
999/99 |
|
|
|
|
15 |
00004/0 |
0002/0 |
100 |
|
|
|
امتیازات عاملی مرتبط با شدت فرآیندهای شیمیایی توصیف شده را میتوان در نمودارهای پراکندگی و نقشهها پلات نمود (دراگن، 2006). نقشهی توزیع عوامل مؤثر در منطقه با توجه به پراکندگی نمونههای برداشت شده و امتیازات عاملی مطابق شکل (4) از روش پهنهبندی کریجینگ معمولی بهوسیله نرمافزار ArcGIS (V, 9.3) تهیه گردید. عامل اول در نواحی شمالغربی و جنوبشرقی محدودهی مطالعاتی و در عمده مناطق درهی عینآباد، رودخانهی آلمالو، روستای شوردرق و یانیق و عامل دوم در جناح راست و چپ دریاچهی سد و در نواحی روستای قوپوز، شوردرق و ذولبین میباشد.
جدول (4) نتایج تجزیه به عوامل بعد چرخش وریماکس
|
پارامترهای استاندارد شده |
عوامل |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
(Ca) |
756/0 |
335/0 |
204/0- |
|
(Mg) |
682/0 |
478/0 |
042/0- |
|
(Na) |
953/0 |
115/0- |
002/0 |
|
(K) |
918/0 |
168/0 |
080/0- |
|
() |
206/0- |
099/0- |
768/0 |
|
() |
916/0 |
003/0 |
232/0- |
|
(Cl) |
950/0 |
130/0- |
005/0 |
|
( |
786/0 |
519/0 |
102/0 |
|
() |
020/0 |
797/0 |
123/0- |
|
(F) |
267/0 |
682/0 |
363/0- |
|
(Si) |
202/0- |
274/0 |
611/0- |
|
(As) |
051/0- |
706/0 |
041/0- |
|
(Fe) |
040/0- |
061/0 |
555/0 |
|
(EC) |
969/0 |
053/0- |
006/0- |
|
(PH) |
651/0- |
138/0- |
579/0 |
شکل (3) نمایش بارهای عاملی مؤثر در هر عامل استخراجی
شکل (4) توزیع نتایج امتیازات عامل اول (شوری) و عامل دوم (آرسنیک) در محدودهی مطالعاتی به روش کریجینگ معمولی
ارزیابی شوری منابع آبی
مقادیر هدایت الکتریکی در محدودهی مطالعاتی در محدودهی عددی ms/cm 25000-300 متغیر است. بیشترین دامنهی تغییرات مربوط به این پارامتر است که کمترین مقدار آن ms/cm 285 مربوط به روستای قرهآغاج و بیشترین مقدار آن ms/cm 25100 مربوط به درهی عینآباد میباشد که بهطور عمده از سازند قرمز فوقانی منشأ میگیرند. آبهای دارای مقادیر هدایت الکتریکی پایین در مکانهایی از جمله قرهآغاج، باشخلج، ساریقیه، تنتوراب، عرقطو، سیفالدین و قزللو و آبهای دارای مقادیر هدایت الکتریکی بالا در مکانهای نـمونهبرداری شده از درهی عینآباد و دیگر نـمونههای دارای مقادیر هدایت الکتریکی بالا در دریاچهی قوپوز، ذولبین، یانیق و رودخانهی آلمالو مشاهده میشود. مکانهای دارای آنومالیهای بالای عناصر اصلی عمدتاً در مجاورت با سازندهای گچی و نمکی سازند قرمز فوقانی مشاهده میشوند که این سازندها فراهمکننده‌ی مواد قابل انحلال بالا در آب هستند.
میانگین هدایت الکتریکی مخزن سد حدود 600 گزارش شده است. آبهای سطحی رودخانهها به ویژه رودخانهی آلمالو، نسبت به رودخانهی قرنقو دارای مقادیر بالایی از عناصر اصلی است. شکل (5) نمودار دایرهای توزیع عناصر اصلی و هدایت الکتریکی را در منطقهی مطالعاتی نشان میدهد. ملاحظه میشود که توزیع آنیونها و کاتیونهای اصلی در منطقه از الگوی خاصی تبعیت نمیکند که علت آن ممکن است ناشی از وجود آبهای با منشأ مختلف و آبخوانهای پراکنده‌ی کمعمقی باشد که اغلب آب خود را بهصورت چشمه تخلیه میکنند.
شکل (5) نمودار دایرهای توزیع عناصر اصلی و هدایت الکتریکی در منطقهی مطالعاتی
مطالعات صورت گرفته تاکنون منجر به شناسایی منابع شوری عمده شامل درهی عینآباد، قزلبلاغ، قوپوز، چشمههای نمکی دشمنلو و چشمههای تراوشی در ساختگاه سد شده است. علاوه بر این حرکت آب از بالادست به سمت مخزن سد همراه با افزایش شوری در اثر برخورد با سازندهای شورکننده و چشمههای شور ناپیدا در کف رودخانه میباشند. طبق بررسیهای انجام شده، کل میزان نمک محلول در آب رودخانه مربوط به تمام گسترهی حوضهی آبریز رودخانهها نیست؛ بخشی از حوضهی آبریز رودخانه در بالادست مخزن و به خصوص در رودخانهی آلمالو از سنگهای آواری- تبخیری واحد قرمز بالایی تشکیل شده که لایههای گچ و نمک در بین آنها وجود دارد. رواناب سطحی این گستره چندان تأثیری در کیفیت آب رودخانه ندارد؛ جریانهای زیرسطحی که از درون این واحد میگذرد، مقدار زیادی نمک در خود حل کرده و به جریان رودخانهای انتقال میدهد. به همین دلیل اندازهگیری نمک در دبیهای مختلف تفاوت چندانی نشان نمیدهد. همچنین تغذیهی آب کشاورزی توسط آب شور حاصل از نفوذ آب کشاورزی اراضی مشرف به مخزن باعث تشدید شوری آب مخزن میشود (سازمان آب منطقهای، 2007). مطابق شکل (6) در بازهی زمانی سالهای 88-1385، روند تغییرات شوری در فصول آغازین سال مقادیر کمتری را نشان میدهد که مناسبترین زمان برای آبگیری مخزن سد میباشد.
شکل (6) روند تغییرات هدایت الکتریکی در آب ورودی مخزن سد
ارزیابی آرسنیک منابع آبی
عناصر سنگین با غلظت اندک در سنگ، خاک، آب، گیاهان، هوا و حتی در بدن انسان یافت میشوند. از میان این عناصر، آرسنیک به دلیل داشتن سم بسیار بالا، یکی از مهمترین آلایندههای محیطهای طبیعی است که در اثر پدیدههای انسانزاد و زمینزاد غـلظت آن افزایش یافـته و باعث آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی میگردد. آرسنیک عنصری با منشأ طبیعی است که ممکن است متحمل چندین سازوکار پیچیده شامل اکسایش-کاهش، انحلال-تهنشینی، جذب-پراکندگی، و متیلیزاسیون گردد. این عنصر از جمله فلزات سنگین و آلایندههای منابع آب و مواد غذایی، و تهدیدی مهم برای حیات انسان و سایر ارگانیسمها است که مشکلات زیستمحیطی عمدهای را در سراسر جهان بهوجود آورده است و به عنوان مسأله‌ی حاد سلامت عمومی مطرح است (سیگریست و همکاران، 2009). این عناصر با حضور در آب و خاک، وارد گیاهان شده و خود را به چرخه و هرم غذایی منتهی به انسان می‌رسانند؛ و موجب بیماری در موجودات زنده میشوند. از آن جمله بیماری آرسنیکوزیس[25] است که افـراد در اثر مصرف آرسنیک موجود در آبهای آشـامیدنی، بـه آن مبتلا میشوند. زخمهای پوستی و انواع سرطان در انسان از دیگر عوارض آن است (پورفیضی، 1386). طی چند سال اخیر گزارشات عوارض ناشی از مصرف آب شرب حاوی آرسنیک در مردم روستاهای منطقه تهیه شده است(مسافری و همکاران، 2008).
یکی از روشهای بررسی غلظت عناصر محلول و شناسایی مکانهای آلوده، تعیین ضریب کیفیت مجاز میباشد. این ضریب مطابق رابطهی زیر با استفاده از نسبت غلظت عناصر در نمونه، به غلظت استانداردهای بینالمللی تعیین میشود.
ضریب کیفیت مجاز آرسنیک = غلظت استاندارد آرسنیک در آب شرب (mg/L01/0) / غلظت آرسنیک در نمونه (mg/L)
پس از محاسبه‌ی ضریب کیفیت مجاز آرسنیک در نمونهها معلوم شد که غلظت عنصر موجود در نمونه چندین برابر غلظت حد استاندارد (سازمان سلامت جهانی[26]، 2008) است. نمونههای قزللو، خورشید، قزلجه و گوجهکملاق بیش از 10 برابر حد مجاز و نمونههای مربوط به قوپوز (شمارهی 21)، چشمه ذولبین (شمارهی 28) و شوردرق (شمارهی 2، 3 و 4) بیش از 50 برابر حد مجاز را دارا هستند. بیشترین آنومالی آرسنیک منطقه در نمونه‌ی مربوط به چشمه و دریاچهی روستای قوپوز (شمارهی 20 و 19) به ترتیب در حدود 147 برابر و 200 برابر حد مجاز آرسنیک در آب شرب میرسد. مطالعهی مقادیر آرسنیک در سایر نقاط در دسترس از جمله مسیر رودخانههای آلمالو و قرنقو و برخی چشمهها و مخزن سد منجر به شناسایی مکانهای دارای آنومالی گردید.
نمودار دایرهای توزیع آرسنیک و نمودار ستونی مربوط به مقادیر ضرایب کیفیت مجاز آرسنیک در محدودهی مطالعاتی مطابق شکل (7) و (8) ارایه شده است. آرسنیک نمونهها بین mg/L 01/2-0 متفاوت است. وجود مقادیر بالای آرسنیک در منابع آب عموماً از سازندهای منطقه منشأ میگیرد. بنابراین، برای بررسی منشأ آنومالی آرسنیک در منابع آبی منطقه، مطالعات صحرایی و نمونهبرداری از سازندهای موجود در مناطق با آرسنیک بالا در منطقه صورت گرفت (ندیری و همکاران، 1390 و 2013). بالاترین غلظتهای آرسنیک در نمونههای آب زیرزمینی است که ممکن است بهدلیل فرآیندهای تقابل آب-سنگ طبیعی باشد. با توجه به این که هیچگونه فعالیت آلودهکننده‌ی صنعتی و شهری در منطقه دیده نمیشود، تنها منشأ انسانزاد که میتوان برای این آلودگی فرض کرد، استفاده از کود و سموم شیمیایی حاوی آرسنیک است؛ که به دلیل محدودیت استفاده در منطقه، عامل اصلی آلودگی محسوب نمیشود. منشأ اصلی آنومالی آرسنیک در منطقه ناشی از سازندهای زمینشناسی مرتبط با ماگماتیسم، دگرگونی، تکتونیک و تخلخل میباشد. طی مشاهدات صحرایی و نمونهبرداری از سازندهای موجود در مناطق دارای آرسنیک بالا، سولفید آرسنیک در شکستگیها و درز و شکاف آهک، مارن و ماسهسنگها و کنگولومرای قرمز فوقانی، به صورت بافتهای پرکننده‌ی فضاهای خالی دیده میشود و بافت کلوفورم در رگهها، نشانگر کانیسازی در حرارت و عمق کم منطقه است. شکستگیها در ایجاد مسیر حرکت محلولهای هیدروترمال تحت فشار و تمرکز کانیهای آرسنیکدار نقش دارند؛ به طوری که از راستا و توزیع گسلها تبعیت میکنند. گسلهای اصلی نقش کنترلکننده داشته و کانیزایی عموماً در گسلهای فرعی و شکستگیها روی داده است. کانیهای اصلی آرسنیک در منطقه، شامل رآلگار و اوریپیمنت میباشد. منشأ اصلی این کانیزاییها فعالیتهای اپیترمال در سازندها است و وجود کانیهای آمفیبول و بیوتیت در تودهی آذرین منطقه نشانگر توانایی ماگما در تولید سیالات گرمابی است که علاوه بر جزو متئوریک کانسارهای اپیترمال، جزو ماگمایی در ارتباط با دمهای سهند، سازندها را تحت تأثیر قرار داده و انواع دگرسانیهای سیلیسی شدن، دولومیتی شدن، پیریتی شدن و دیکلسیفیکاسیون مرتبط با تمرکز آرسنیک را به وجود آورده است (ندیری و همکاران، 2012).
شکل (7) نمودار دایرهای توزیع مقادیر آرسنیک از 50 نقطه نمونهبرداری شده در سال 1390
شکل (8) ضریب کیفیت مجاز آرسنیک در نمونههای برداشت شده از منطقهی مطالعاتی
برخی از منابع آبی دارای آنومالی آرسنیک تعیین شده از دادههای هیدروشیمیایی قبلی شامل چشمههای بستر مخزن یا برخی چشمههای دیگر درحال حاضر خشک شدهاند یا امکان دسترسی و نمونهبرداری از آنها وجود ندارد. مطالعهی مقادیر آرسنیک در سایر نقاط در دسترس از جمله مسیر رودخانههای آلمالو و قرنقو و برخی چشمهها و مخزن سد منجر به شناسایی مکانهای دارای آنومالی گردید. مطالعهی تغییرات غلظت آرسنیک در آنها نسبت زمان و دبیهای مختلف مطابق شکل (9) انجام شد. تغییرات غلظت آرسنیک نسبت به دبیهای مختلف نشان داد که با افزایش دبی رودخانه مقادیر آرسنیک کاهش مییابد. علت افزایش غلظت آرسنیک در فصول خشک میتواند مربوط به کاهش آبهای جاری و تخلیهی آب چشمههای دایمی و دارای آرسنیک بیشتر باشد (صادقی اقدم، 2013). این تغییرات مربوط به ساز و کارهای فرآیندهای جذب و آزادسازی عناصر در تعامل بین آب و رسوبات است. مقایسهی مقادیر آرسنیک در رودخانههای آلمالو و قرنقو و مخزن سد مطابق شکل (10) نشان میدهد که مقادیر آرسنیک در آلمالو به مراتب خیلی بیشتر از قرنقو است که آنومالی بالای مقادیر آرسنیک آورده شده توسط آلمالو باعث کاهش کیفیت آب مخزن میگردد.
شکل (9) تغییرات غلظت آرسنیک نسبت به دبی
شکل (10) تغییرات غلظت آرسنیک نسبت به زمان
نتیجهگیری
استخراج عوامل مؤثر بر هیدروشیمی منطقه منجر به شناسایی دو آنومالی اصلی منابع آبی شامل آرسنیک و شوری گردید. منشأ بیشترین مواد محلول آب درهی عینآباد و رودخانهی آلمالو تعیین گردید که این مکانها مرتبط با سازند قرمز فوقانی و انحلال تشکیلات گچی و نمکی میباشد. غلظت آرسنیک تعدادی از نمونههای آنالیز شده به بیش 200 برابر حد مجاز آرسنیک در آب شرب (mg/L 01/0) میرسد. آنومالی اصلی آرسنیک مربوط به مناطق قوپوز، ذولبین و شوردرق است که علت آن عامل زمینزاد مرتبط با سازند آرسنیکدار منطقه میباشد. در شاخهی عینآباد آنومالی آرسنیکی مشاهده نگردید و به طور کلی این مکان جزو عوامل افت کیفیت از لحاظ افزایش شوری و مواد محلول آب است. مقادیر آرسنیک و شوری بالای آورده شده توسط رودخانهی آلمالو نسبت به رودخانهی قرنقو باعث کاهش کیفیت آب مخزن میگردد. کیفیت منابع آب شرب از نظر آرسنیک و شوری در نقاط مختلف محدودهی مطالعاتی متفاوت است. با توجه به اینکه آب شرب شهرستان هشترود از ذخیرهی این سد تأمین میگردد و با در نظر گرفتن کاهش آنومالی در زمانهای آبگیری مخزن و فصول پر آب اتخاذ تدابیر مدیریتی مناسب برای کنترل کیفی آب مخزن الزامی است. کیفیت آب مخزن برای مصارف کشاورزی از نوع کمی شور و مناسب میباشد.
سپاسگزاری
از مسئول محترم آزمایشگاه آبشناسی گروه زمینشناسی دانشگاه تبریز به دلیل همکاری و کمکهای صمیمانه در تجزیهی شیمیایی نمونههای آب و شرکت آب منطقهای استان آذربایجانشرقی به خاطر در اختیار قرار دادن گزارشات پایشهای کیفی منطقه کمال تشکر و قدردانی به عمل میآید.
[1]- Hem
[2]- Freeze & Cheny
[3]- Hounslow
[4]- Fetter
[5]- Davis & Dewiest
[6]- Bouwer
[7]- Schwartz & Zhang
[8]- Anawar et al.,
[9]- Cardoso et al.,
[10]- Bundchuh et al.,
[11]- Deschumps & Matschullat
[12]- Chiban et al.,
[13]- Cornejo et al.,
[14]- Gurung et al
[15]- Solomon & Quiel
[16]- Dar et al.,
[17]- Principal Component Analysis
[18]- Dragen
[19]- Gupta & Subramanian
[20]- Yidana
[21]- Papatheodoroa et al.,
[22]- Geogenic
[23]- Anthropogenic
[24]- Aris et al.,
[25]- Arsenicosis
[26]- WHO
)