بررسی آب زمین شیمی منابع آب زیرزمینی دشت مرکزی لرستان

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 5، دوره 12، شماره 40، خرداد 1398، صفحه 51-60   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مریم صفربیرانوند¹؛ حکیمه امانی پور^{* 2}؛ صدیقه بطالب‌لوئی³؛ کمال غانمی⁴؛ بهروز ابراهیمی⁵

¹دانشجوی کارشناسی ارشد زمین‌شناسی زیست‌محیطی، گروه محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی دریا، دانشگاه علوم ‌و ‌فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران، .

²استادیار، گروه محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران،

³استادیار، گروه محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران،.

⁴استادیار، گروه شیمی، دانشکده اقیانوسی و دریایی، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران، .

⁵کارشناسی ارشد، شرکت آب منطقه‌ای لرستان، ایران، .

تاریخ دریافت: 30 اردیبهشت 1396،  تاریخ بازنگری: 03 مرداد 1396،  تاریخ پذیرش: 19 خرداد 1398 

چکیده

کاهش کمیت و کیفیت آب به‌دلیل اضافه برداشت و تداوم خشکسالی، خسارات جبران‌ناپذیری به منابع آب‌زیرزمینی استان لرستان وارد کرده‌است. دشت مرکزی یکی از دشت‌های حوضه‌‌آبریز خرم‌آباد که در این پژوهش به مطالعه آن پرداخته‌شده‌است، نیز در سال‌های اخیر دچار افت سطح آب گردیده است. مدیریت منابع آب، مهمترین و راهبردی‌ترین روش برای کنترل این بحران روزافزون می‌باشد. گام نخست برای دستیابی به این هدف، ارزیابی هیدروشیمیایی آبخوان است. بدین‌منظور، پارامترهای EC، pH، TDS، آنیون‌ها و کاتیون‌های اصلی در 40 نمونه با پراکندگی مناسب در کل آبخوان اندازه‌گیری‌شد. برای بررسی و تعیین عوامل تأثیرگذار بر کیفیت آبخوان، از نسبت‌های یونی، شاخص‌اشباع و نمودارهای گیبس، تبادل یونی و TDI استفاده‌شد. نمودار پایپر نشان داد که کل آبخوان دارای ترکیب بی‌کربناته‌کلسیک و متأثر از گسترش و انحلال سازندهای کربناته در محدوده‌ی مطالعاتی است. براساس نسبت‌های یونی مشخص‌گردید که ترکیب آب متأثر از هوازدگی سنگ‌های کربناته، کانی‌های پلاژیوکلاز و در مرحله بعدی، فرآیندهای تبادل یونی مستقیم و معکوس می‌باشد. محاسبه شاخص‌اشباع نشان‌داد که به‌دلیل تشکیلات زمین‌شناسی، آبخوان نسبت به کانی‌های ژیپس، انیدریت و هالیت، تحت‌اشباع و نسبت به آراگونیت، کلسیت و دولومیت فوق‌اشباع است. براساس نمودار گیبس مشخص‌شد که هوازدگی، فرآیند غالب در تعیین کیفیت آب می‌باشد و تبادل یونی دیگر فرآیندهای مؤثر در کیفیت است. اثر تبادل یونی توسط نمودارهای ترکیبی نیز به‌وضوح قابل‌مشاهده‌است. افزایش غلظت کل املاح محلول در آبخوان عمدتاً متأثر از افزایش یون‌های کلسیم، منیزیم و بی‌کربنات است و یون‌های سدیم و سولفات در درجه دوم اهمیت قرارمی‌گیرند. یون‌های کلر و پتاسیم در کل آبخوان غلظت تقریباً ثابتی دارند.

کلیدواژه‌ها

آبخوان؛ دشت مرکزی لرستان؛ شاخص اشباع؛ نسبت‌های یونی؛ نمودار گیبس

عنوان مقاله [English]

Hydrogeochemical Evaluation of Groundwater in Lorestan Central Plain

نویسندگان [English]

Maryam Safarbeiranvnd¹؛ Hakimeh Amanipoor²؛ Sedigheh Battaleb-Looie³؛ Kamal Ghanemi⁴؛ Behrouz Ebrahimi⁵

¹Environment Department, Faculty of Marine Natural Resources, Khorramshahr University of Marine Science and Technology, Khorramshahr, Iran.

²Environment Department, Faculty of Marine Natural Resources, Khorramshahr University of Marine Science and Technology, Khorramshahr

³Environment Department, Faculty of Marine Natural Resources, Khorramshahr University of Marine Science and Technology, Khorramshahr, Iran.

⁴Department of Marine Chemistry, Faculty of Marine Science, Khorramshahr University of Marine Science and Technology, Khorramshahr, Iran

⁵Lorestan Regional Water Authority, Iran

چکیده [English]

The reduction in the quantity and quality of water due to over-cultivation and continued drought has caused irreparable damage to the groundwater resources of Lorestan province. The water levels have also dropped in the Central Plain, one of the large plains of the Khorramabad basin, which is the subject of this study. Water resource management is the most important and most strategic way to control this growing crisis. Hydrogeochemical assessment of the water resource is the first step in achieving this goal. For this purpose, the EC, pH and TDS parameters and the major anion and cation concentrations were measured in 40 samples well scattered within the aquifer. Ion ratios, saturation index and Gibbs, ion exchange and TDI graphs were used to determine the water quality and to define the factors affecting it. The Piper diagram shows that water samples from all parts of the aquifer contain Ca-HCO33 due to the distribution and diffusion of dissolved carbonate formations in the study area. The ion ratios indicate that the composition of water is influenced by the weathering of carbonate rocks, plagioclase minerals and, in the next stage, by direct and reverse ion exchange processes. Saturation indices show that due to the geological formations, the aquifer is undersaturated in gypsum, anhydrite, and halite minerals and oversaturated in aragonite, calcite and dolomite. The results of the Gibbs graph show that weathering is the dominant process in determining the water quality. Direct and reverse ion exchanges also affect the quality of water.

کلیدواژه‌ها [English]

Aquifer, Lorestan Central Plain, Ionic Ratios, Saturation Index, Gibbs Diagram

مراجع

1) Belkhiri, L., and Mouni L. 2012. Geochemical modeling of groundwater in the El Eulma area, Algeria. Desalination and water treatment.51(7-9): 1468-1476.
2) Berner EK., and Berner, RA. 1987. The global water cycle. Geochemistry and Environment, Prentice Hall, In. 34.
3) Crown Bakhshian, M., Mahmoudi Gharaei, MH., Mahbubi, A., Mousavi harami, R., Ajlali, A., 2014. Hydrochemistry study of water adjacent to Shahid Hashemi Nejad gas refinery by using hybrid graphs. Earth sciences. 25(97): 71-84.
4) Company Baghvand, A., Nasrabadi, T., Nabi Bidhendi, G., Vosoogh, A., Karbossi, A., and Mehrdadi, N. 2010. Groundwater quality degration of an aquifer in iran central desert. Desalination, 260(1-3): 264-275.
5) Daneshvar Vosoughi, F., Dinpashoh, Y., Aalami, M.T., Ghorbani, M.A. 2011. trend analysis of groundwater quality of ardabil plain using the nonparametric Mann-Kendal test.40(3(64)): 13-23.
6) Dowlati, J., LashKaripour, Gh., Hafezi Moghadas, N. 2014. Investigation The Factors Affecting the Zahedan Aquifer Hydrogeochemistry Using Factor Analysis, Saturation Indices and Composit Diagrams Methods. Journal of water and soil.28(4): 679-694.
7) Davis, SN., and Dewist, RJM. 1996. Hydrogeology. John Wiley, New York, 463.
8) Faryabi, M., Kalantari, N., and Negarestani, A. 2009. Evaluation of Factors Influencing Groundwater the Chemical Quality Using Statistical and Hydrochemical Methods in Jiroft Plain. Geosciences. 20(77): 115-120.
9) Gopinath, S., Srinivasamoorthy, K., Vasanthavigar, M., Saravanan, K., Prakash, R., Suma, CS., and Senthilnathan D. 2018.
13 مجله ی مهندسی منابع آب / سال دوازدهم / بهار 5931
Hydrochemical characteristics and salinity of groundwater in parts of Nagapattinam district of Tamil Nadu and the Union. Carbonates Evaporites. 33(1):1-13.
10) Ghayoumian, J., Ghasemi, A., and Vafaie, H. 2005. Application of ion ratios and saturation indices in studying the source of salts of groundwater resources in Asadabad Plain. The 24th Earth Science Forum, Geological Survey and Mineral Exploration, Tehran.
11) Gharachelo, S., Feiznia, S., Alavipanah, S.K.,and Mirakhorlou, Kh. 2009. Zonation of the Effective Geologic Salinity Index of Water and Land Degradation (Case Study: Hableh-Rood Drainage Basin). Journal of Range and Watershed Management, Iranian Journal of Natural Resources. 62(4): 527-537.
12) Gibbs RJ. 1970. Mechanisms controlling world’s water chemistry. Science. 170: 1089-1090.
13) Gholipour, M. 2008. Hydrogeochemical evidence of salinity in Inceh wetland in the northern part of Aghghala, Golestan province. Journal Of Agricultural Sciences and Natural Resources.15(2):193-202.
14) Hem, JD. 1985. Study and interpretation of the chemical characteristics of natural water
U.S. Geological Survey. Water-Supply Paper, 2254, 263.
15) Hounslow, AW. 1995. Water quality data (first edition). Taylor and Francis. 416.
16) Howard, KWF., and Mulling, E. 1996. Hydrochemical analysis of groundwater flow and saline intrusion in the Clarendon basin. Jamaica Ground Water. 34(5): 801-810.
17) Huang, X., Dengc, H., Zheng, C., and Cao, G. 2016. Hydrogeochemical signatures and evolution of groundwater impacted by the Bayan Obo tailing pond in northwest China. Science of the Total Environment, 543: 357–372.
18) Jalali, M. 2006. Chemical characteristics of groundwater in parts of mountainous region, Alvand, Hamadan, Iran. Environmental geology, 51(3): 433-446.
19) Jalali,M. 2007. Salinization of groundwater in arid and semi-arid Zones: an
example from Tajarak, western Iran. Environment Geology.52(6):1133-1149.
20) Kaka, EA., Akiti, TT., Nartey, VK., Bam, EKP., and Adomako, D. 2011. Hydrochemistry and evaluation of groundwater suitability for irrigation and drinking purposes in the southeastern Volta river basin: Manya Krobo area, China. Elixir Agriculture 39:.4793-4807.
21) Langmuir, D. 1997. Aqueous environmental geochemistry. New Jersey, USA, Prentice Hall.562-589.
22) Liue, F., Song, X., Yang, L., Zhang, Y., Han, D., Ma, Y., and Bu, H. 2015. Identifying the origin and geochemical evolution of groundwater using hydrochemistry and stable isotopes in the Subei Lake basin, ordos energy base, Northwestern china, Hydrology Earth System Sciences. 19(1):551-565.
23) Mazore, E., 2004 .Chemical and isotopic groundwater hydrogeology, 3nd edition. John Wiley and sons Company. 450.
24) Mohammad Behzad, H.R., Rahmani, R., Kalantari, N., ChitzSazan, M., and Rouhi, H. 2010. Investigating Processes Effecting on the Quality of Groundwater in Gotvand Aghili Plain. first conference on applied water resources of Iran.
25) Mokrik R, Baublyte A. 2005. Water geochemistry in Sventojy-Arukula aquifer system Lithuania, j. of Geologija, 55-64.
26) Okiongbo, KS., and Douglas, RK. 2014. Evaluation of major factors influencing the geochemistry of groundwater using graphical and multivariate statistical methods in Yenago a City, Southern, Nigeria. Applied Water Sciences.5: 27-37.
27) Piper, AM. 1953. A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analysis, USGS groundwater Note. 63.
28) Rajabi, AM., Mokhtari, K., Ali Aliabadi, M.A. 2014. Hydrogeochemical Evaluation of Groundwater and Its Suitability for Various Uses in the Hastijan Aquifer (Central province –Iran). Natural Environment, Natural Resources of Iran.68(3):387-399.
29) Raghimi, M., Shamanian, GH.H., Shakeri, A.R., Rahimi Chakdel, A., and
30) Rouhi, J., Kalantari, N., Mohammad Behzad, H.R., and Daneshian, H. 2013.
56 بررسی آبزمینشیمی منابع آب زیرزمینی دشت مرکزی لرستان
Investigation of Factors Affecting Chemical Properties of Groundwater (Case Study: Alabaji Plain). Journal Advanced Applied Geology. 9.
31) Report of Lorestan Regional Water, 2014.
32) Richter, BC., and Kreitler CW. 1993. Geochemical techniques for identifying sources of ground-water salinization, CK. Smoley, 258.
33) Shankar, K., Aravindan, S., and Rajendran, S. 2010. GIS based Groundwater Quality Mapping in Paravanar River, Sub-Basin, Tamil Nadu, India. International Journal of Geomantic and Geomantic and Geosciences. 1(3): 282-296.
34) Sheikhy Narany, T., Frizu Ramli, M., Zharin Aris, A., Azmin Sulaiman, WN., Juahir, H., Fakharian K. 2014. Identification of the hydrogeochemical processes in groundwater using classic integrated geochemical methods and geostatistical techniques, in Amol-Babol plain, Iran. The scientific world journal.1-15.
35) Shirmardi Dezaki, A., Moosavi, M.J., and Amiri, A. 2012. Assessment of Hydrochemistri and Factors Influencing the Chemical Quality of Masjed Soleiman. Geochemistri.1(3): 167-190.
36) Subramani, T., Rajmohan, N., Elango, L. 2010. Groundwater geochemistry and identification of hydrogeochemical in a hard rock region, southern India. Environmental Monitoring and Assessment, 1-4(162): 123-137.
37) Stober, I. & Bucher, K. 1999. Deep groundwater in the crystalline basement of the Black Forest region. Applied Geochemistry. 14: 237-254.
38) Timms, W., Acworth, R. I., Jankowski, J. & Lawson, S. 2000. Groundwater quality trends related to aquitard salt storage at selected sites in the Lower Murumbidgee alluvium. Australia, Groundwater. 25: 655-660.
39) Vengosh, A. 2005. Salinization and Saline Environmental, chapter 9.09: in Environmental Geochemistry, Edtited by Lollar. B.S., 1st Edition, Elsevier Science.648.
40) Yuce, G., and Ugurluog, D. 2009. The Effect of lithology on water pollution: Natural Radioactivity and trace element in Water Resource of Eskishir Region (Turkey). Journal of Water Air Soil Pollunt. 202: 69-89.