Eslami H, Tajik R, Esmaeili M, Esmaeili A, Mobini M. Assessment of the Quality of Rafsanjan Drinking Water Resources using Water Quality Index (WQI) Model in 2018: A Descriptive Study. JRUMS 2020; 18 (10) :996-985
URL:
http://journal.rums.ac.ir/article-1-4683-fa.html
اسلامی هاذی، تاجیک رضوان، اسمعیلی مهدیه، اسماعیلی عباس، مبینی محمد. ارزیابی کیفیت منابع آب آشامیدنی شهر رفسنجان با استفاده از مدل شاخص کیفیت آب در سال 1397: یک مطالعه توصیفی. مجله دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان. 1398; 18 (10) :996-985
URL: http://journal.rums.ac.ir/article-1-4683-fa.html
مرکز تحقیقات محیط کار، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان، رفسنجان، ایران
متن کامل [PDF 455 kb]
(989 دریافت)
|
چکیده (HTML) (2220 مشاهده)
متن کامل: (3416 مشاهده)
مقاله پژوهشی
مجله دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان
دوره 18، دی 1398، 996-985
ارزیابی کیفیت منابع آب آشامیدنی شهر رفسنجان با استفاده از مدل شاخص کیفیت آب در سال 1397: یک مطالعه توصیفی
هادی اسلامی[1]، رضوان تاجیک[2]، مهدیه اسمعیلی[3]، عباس اسماعیلی[4]، محمد مبینی[5]
دریافت مقاله: 11/1/98 ارسال مقاله به نویسنده جهت اصلاح: 11/4/98 دریافت اصلاحیه از نویسنده: 24/4/98 پذیرش مقاله: 25/4/98
چکیده
زمینه و هدف: در سالهای اخیر، استفاده بیش از حد از منابع آب زیرزمینی و تخلیه فاضلابهای شهری و صنعتی موجب آلودگی و کاهش کیفیت منابع آب آشامیدنی شده است. در نتیجه این مطالعه با هدف تعیین کیفیت منابع آب آشامیدنی شهر رفسنجان با استفاده از شاخص کیفیت آب (Water Quality Index; WQI) در سال 1397 انجام شد.
مواد و روشها: این مطالعه توصیفی بر روی 7 چاه آب آشامیدنی شهر رفسنجان در سال 1397 انجام شد. اطلاعات یک ساله (سال 1396) مربوط به 11 پارامتر شامل pH، هدایت الکتریکی، کل جامدات محلول، بیکربنات، کلرور، سولفات، نیترات، کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم از شرکت آب و فاضلاب منطقه رفسنجان گرفته شد و سپس برای ارزیابی و محاسبه کیفیت آب نیز از مدل WQI سازمان بهداشت جهانی استفاده شد.
یافتهها: نتایج به دست آمده نشان داد که میانگین غلظت تمامی پارامترهای مورد بررسی منابع آب اشامیدنی شهر رفسنجان در محدوده استاندارد سازمان بهداشت جهانی قرار دارد. ارزیابی شاخص کیفیت کل آب منطقه بر اساس مدل WQI نشان داد که کیفیت آب 28/14 درصد از منابع در محدوده عالی و بسیار خوب و 72/85 درصد در محدوده خوب قرار دارد. هم چنین میانگین و انحراف معیار کیفیت منابع آب بر اساس مدل WQI نیز 71/4±78/55 بوده که در محدوده خوب قرار دارد.
نتیجه گیری: با توجه به نتایج کیفیت منابع آب شهر رفسنجان، جهت جلوگیری از پایین آمدن این کیفیت بایستی اجرای اصول صحیح مدیریت منابع آب و جلوگیری از برداشت بی رویه بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد.
واژههای کلیدی: آب آشامیدنی، آب زیرزمینی، شاخص کیفیت آب، رفسنجان
مقدمه
امروزه با رشد روزافزون جمعیت، نیاز مردم برای آب جهت استفادههای مختلف از جمله فعالیتهای خانگی، صنعتی و کشاورزی افزایش یافته و این امر موجب استفاده بیش از حد از منابع آبی شده است [3-1]. در سالهای اخیر تخلیه بیرویه فاضلابهای شهری و صنعتی و هم چنین شیرابههای زبالهها به محیط زیست، کاربرد وسیع کودهای کشاورزی و استفاده از آفت کشها و حشرهکشها موجب آلودگی و کاهش کیفیت منابع آبی شده است [5-4]. آبهای آشامیدنی ناسالم و با کیفیت پایین میتوانند بر روی سلامتی انسان تأثیرگذار باشند و منجر به بروز بسیاری از بیماریهای حاد و مزمن و یک عامل بسیار مهم در مرگ و میر جوامع به حساب میآیند [6]. آب آشامیدنی سالم باید دارای شاخصهای کیفی مناسب (مانند خواص فیزیکی و شیمیایی) باشد. یکی از این شاخصها، مقدار غلظت یونهای اصلی موجود در آب است. هم چنین شور شدن آب زیر زمینی در حال تبدیل شدن به یک مشکل بسیار جدی در سرتاسر جهان است، به گونهای که مسئله شوری به عنوان رایج ترین آلودگی آب زیر زمینی بیان میشود [8-7].
کیفیت منابع آب زیرزمینی را میتوان از طریق مقایسه مقادیر پارامترهای اندازه گیری شده با مقادیر استاندارد آنها ارزیابی کرد، اما این روش قدیمی و ساده بوده که نمیتواند یک تصویر جامع و قابل فهم برای عموم از وضعیت کیفیت آب در منطقه خاص نشان دهد [9]. برای غلبه بر این مشکل، شاخصهای زیادی برای تجزیه و تحلیل کیفیت آب برای تبدیل مقادیر پارامترهای مختلف به یک شاخص همگانی و کامل ارائه شده است. یکی از این شاخصها، شاخص کیفیت آب (Water Quality Index; WQI) میباشد [10-9].
شاخص کیفیت آب در دهه 1970 توسعه یافته و ابزاری است جهت ارزیابی و پایش میزان تغییرات زمانی و مکانی پارامترهای کیفیت آب که میتواند اطلاعات بسیار مفیدی در زمینه کیفیت منبع آب در اختیار ما قرار دهد [13-11]. هم چنین این شاخص برای ارزیابی میزان تأثیر فعالیتهای انسانی و طبیعی بر روی کیفیت منابع آب بر اساس سنجش چندین پارامتر کلیدی آب، مورد استفاده قرار میگیرد [14]. در مطالعهای که توسط Krishan و همکاران در جهت بررسی کیفیت آب برای اهداف آشامیدنی به وسیله شاخص WQI در هند انجام گرفت، نتایج نشان داد کهWQI یک شاخص بسیار مناسب جهت ارزیابی کیفیت آب محسوب میشود و بر اساس این شاخص، کیفیت آب در کلاس خوب و قابل قبول قرار دارد [10]. در مطالعهای دیگر که توسط Babiker و همکاران به منظور بررسی کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از شاخص WQI در دشت ناسونو در ژاپن انجام شده، نتایج نشان داد که کیفیت این آبها بسیار مناسب بوده و شاخص WQI محاسبه شده بالای 90 بوده است [15]. در واقع WQI منعکس کننده تأثیر ترکیبی چندین پارامتر کیفیت آب میباشد که در سالهای اخیر جهت پایش کیفیت آبهای زیرزمینی جهت مصارف آشامیدنی به دلیل در بر داشتن اطلاعات جامع، کامل و قابل فهم از وضعیت کیفیت آب، بسیار مورد توجه قرار گرفته است [17-16].
با توجه به این که منطقه رفسنجان مانند اکثر نقاط ایران دارای آب و هوای خشک و نیمه خشک میباشد که بارندگی نامنظم و کمی داشته و منابع آب زیرزمینی به عنوان تنها منبع آب جهت مصارف مختلف مورد استفاده قرار میگیرد [18]، در نتیجه با توجه به اهمیت منابع آب زیرزمینی شهرستان رفسنجان، این مطالعه با هدف تعیین کیفیت منابع آب آشامیدنی شهر رفسنجان با استفاده از شاخص کیفیت آب در سال 1397 انجام شد.
مواد و روشها
این مطالعه از نوع توصیفی [j1] میباشد. در این مطالعه، ابتدا اطلاعات مربوط به پارامترهای فیزیکوشیمیایی 7 چاه آب آشامیدنی شهر رفسنجان در سال 1396 از شرکت آب و فاضلاب منطقه رفسنجان جمع آوری گردید. 11 پارامتر مورد بررسی در این پژوهش شامل pH، هدایت الکتریکی (Electrical Conductivity; EC)، کل جامدات محلول (Total Dissolved Solids; TDS)، بیکربنات (HCO3-)، کلرور (Cl-)، سولفات (SO42-)، نیترات (NO3-)، کلسیم (Ca2+)، منیزیم (mg2+)، سدیم (Na+) و پتاسیم (K+) بود که اطلاعات مربوط به آنالیز یک ساله (هر سه ماه یک بار و چهار بار در سال) آنها از شرکت آب و فاضلاب منطقه رفسنجان گرفته شده و به صورت میانگین یک ساله مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت [2].
مدل WQI برای ارزیابی میزان تأثیر فعالیتهای انسانی و طبیعی بر روی کیفیت منابع آب زیرزمینی بر اساس سنجش چندین فاکتور کلیدی محاسبه میشود [14]. مدل WQI طی سه مرحله محاسبه و ارزیابی میشود. در مرحله اول 11 پارامتر انتخاب شد (pH، EC، TDS، HCO3، Cl، SO4، NO3، Ca، Mg، Na و K) و به هر پارامتر بر اساس اهمیت آن در کیفیت آب زیرزمینی برای مصارف آشامیدنی و میزان تأثیر آن بر سلامتی، یک وزن (wi) داده میشود. به هر پارامتر وزن بین 1 تا 5 داده شد. بیشترین وزن 5 بوده که به نیترات و TDS داده شده، وزن 4 به pH، EC و SO4، وزن 3 به بیکربنات و کلرور، وزن 2 به کلسیم، سدیم و پتاسیم و وزن 1 به منیزیم اختصاص داده شد [8]. در مرحله دوم، وزن نسبی (Wi) برای هر پارامتر از طریق فرمول زیر محاسبه میشود:
که در اینجا، Wi: وزن نسبی برای هر پارامتر، wi: وزن داده شده به هر پارامتر و n: تعداد پارامترهای مورد بررسی میباشند. در مرحله سوم، کیفیت نسبی (qi) برای هر پارامتر از تقسیم مقدار اندازهگیری شده هر پارامتر در نمونه بر مقدار استاندارد سازمان بهداشت جهانی آن پارامتر [19]، از طریق فرمول زیر محاسبه میشود [14]:
qi= (Ci/Si)×100
که در اینجا، qi: کیفیت نسبی هر پارامتر، Ci: غلظت اندازه گیری شده هر پارامتر در نمونه (میلیگرم بر لیتر) و Si: استاندارد WHO برای هر پارامتر (میلیگرم بر لیتر ) میباشد. سپس برای محاسبه WQI، شاخص بحرانی یا SIi برای هر پارامتر از طریق فرمول زیر محاسبه میشود و جمع SIi مربوط به هر پارامتر، به ما میزان WQI را میدهد:
SIi= qi×Wi
که در اینجا، SIi: شاخص بحرانی هر پارامتر، qi: کیفیت نسبی هر پارامتر و Wi: وزن نسبی برای هر پارامتر میباشد [14]. در نهایت پس از محاسبه شاخص کیفیت آب برای پارامترها، طبقهبندی کیفیت آب بر اساس جدول 1 انجام شد. همچنین پس از جمع آوری اطلاعات، برای رسم نمودارهای مربوطه و تجزیه و تحلیل اطلاعات و تعیین شاخص کیفیت آب از نرم افزار Excel نسخه 2013 استفاده شد.
جدول 1- کلاسبندی کیفیت آب بر اساس شاخص کیفیت آب [20، 14]
محدوده شاخص WQI |
کیفیت آب |
کمتر از 50 |
عالی و بسیار خوب |
کمتر از 100 - 50 |
خوب |
کمتر از 200 - 100 |
ضعیف |
کمتر از 300 - 200 |
بسیار ضعیف |
بیشتر از 300 |
نامناسب برای اهداف آشامیدنی |
نتایج
در جدول 2، میانگین و انحراف معیار غلظت پارامترهای فیزیکوشیمیایی منابع آب آشامیدنی شهر رفسنجان نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میشود میزان pH در محدوده 25/8–92/7، هدایت الکتریکی در محدوده 21/809–51/522 میکروزیمنس بر سانتی متر (µS/cm)، کل جامدات محلول در محدوده 61/420–85/247 میلیگرم بر لیتر (mg/L)، سختی کل در محدوده 68/190-72/103 میلیگرم بر لیتر، نیترات در محدوده 21/18-55/4 میلیگرم بر لیتر، سولفات در محدوده 45/92-81/60 میلیگرم بر لیتر، کلرور در محدوده 15/119-28/35 میلیگرم بر لیتر، سدیم در محدوده 21/293-18/23 میلیگرم بر لیتر، پتاسیم در محدوده 25/6–95/2 میلیگرم بر لیتر، و منیزیم در محدوده 48/39-16/10 میلیگرم بر لیتر بوده است.
جهت محاسبه شاخص کیفیت آب، ابتدا استاندارد سازمان بهداشت جهانی [19] مربوط به پارامترهای مورد بررسی و مقدار وزن مربوط به هر پارامتر بر اساس اهمیت بهداشتی و تأثیر روی سلامت آن و در نهایت وزن نسبی پارامترها محاسبه و در جدول 3 ارائه شده است. هم چنین میانگین و انحراف معیار کیفیت نسبی پارامترها بر اساس میانگین غلظت سالیانه هر پارامتر و میانگین شاخص بحرانی کل چاههای مورد بررسی از منابع آب رفسنجان در جدول 3 ارائه شده است. میانگین و انحراف معیار شاخص کیفیت آب کل منابع آب نیز از مجموع میانگین شاخص بحرانی پارامترها بهدست میآید که برابر 71/4±78/55 بوده است.
در نمودار 1 نیز شاخص کیفیت آب برای چاههای مورد بررسی در منطقه رفسنجان ارائه شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، شاخص کیفیت آب در محدوده 46 تا 5/62 بوده که نشان میدهد وضعیت کیفیت آب آشامیدنی شهر رفسنجان بر اساس پارامترهای مورد بررسی در محدوده خوب قرار دارد.
جدول 2- میانگین و انحراف معیار غلظت پارامترهای فیزیکوشیمیایی منابع آب آشامیدنی شهر رفسنجان در سال 1397
پارامتر |
چاه شماره 1 |
چاه شماره 2 |
چاه شماره 3 |
چاه شماره 4 |
چاه شماره 5 |
چاه شماره 6 |
چاه شماره 7 |
میانگین و انحراف معیار کل چاهها |
pH |
44/0±25/8 |
52/0 ± 97/7 |
71/0 ± 15/8 |
56/0 ± 92/7 |
32/0 ± 15/8 |
63/0 ± 11/8 |
77/0 ± 02/8 |
11/0±08/8 |
هدایت الکتریکی (میکروزیمنس بر سانتی متر) |
71/23±42/721 |
35/16 ± 78/625 |
34/14 ± 81/800 |
67/19 ± 21/809 |
33/21 ± 51/522 |
95/14 ± 42/524 |
82/17 ± 12/750 |
38/122±18/679 |
کل جامدات محلول (میلیگرم بر لیتر) |
18/21±51/353 |
32/18 ± 72/310 |
41/15 ± 82/400 |
75/19 ± 61/420 |
90/12 ± 73/249 |
61/14 ± 85/247 |
21/13 ± 72/381 |
22/70 ± 85/337 |
بی کربنات
(میلیگرم بر لیتر) |
21/19±32/223 |
55/12 ± 61/198 |
91/11 ± 65/197 |
65/21 ± 61/210 |
43/17 ± 71/181 |
85/14 ± 65/171 |
92/11 ± 72/145 |
92/25 ± 89/189 |
کلراید
(میلیگرم بر لیتر) |
51/8±35/82 |
25/6 ± 21/55 |
72/12 ± 15/119 |
95/9 ± 45/101 |
32/7 ± 72/36 |
78/5 ± 28/35 |
62/6 ± 71/60 |
08/32 ± 12/70 |
سولفات
(میلیگرم بر لیتر) |
18/7±31/64 |
45/6 ± 32/70 |
22/9 ± 45/92 |
74/5 ± 52/90 |
41/8 ± 81/60 |
82/5 ± 92/59 |
31/8 ± 36/80 |
74/13 ± 09/74 |
نیترات (میلیگرم بر لیتر) |
89/0±71/4 |
65/2 ± 21/18 |
14/1 ± 23/7 |
94/0 ± 55/4 |
03/1 ± 25/6 |
76/1 ± 99/7 |
34/2 ± 15/12 |
91/4 ± 72/8 |
کلسیم
(میلیگرم بر لیتر) |
86/2±12/17 |
24/3 ± 45/32 |
41/3 ± 17/23 |
53/2 ± 72/16 |
21/5 ± 41/48 |
82/4 ± 31/49 |
62/2 ± 55/25 |
69/13 ± 39/30 |
منیزیم
(میلیگرم بر لیتر) |
23/1±16/10 |
72/3 ± 48/39 |
35/2 ± 61/16 |
81/2 ± 74/15 |
88/1 ± 73/11 |
95/1 ± 32/12 |
46/2 ± 28/20 |
05/10 ± 04/18 |
سدیم
(میلیگرم بر لیتر) |
21/3±52/24 |
89/2 ± 18/23 |
36/9 ± 49/120 |
25/7 ± 44/90 |
52/4 ± 71/44 |
67/12 ± 21/293 |
24/5 ± 82/60 |
66/94 ± 91/93 |
پتاسیم
(میلیگرم بر لیتر) |
53/0±95/2 |
95/0 ± 25/6 |
45/0 ± 15/4 |
37/0 ± 52/3 |
82/0 ± 23/3 |
78/0 ± 42/3 |
92/0 ± 31/4 |
11/1 ± 97/3 |
سختی کل
(میلیگرم بر لیتر) |
46/11±68/190 |
75/10 ± 45/163 |
34/10 ± 62/128 |
45/10 ± 72/103 |
24/11 ± 82/169 |
86/11 ± 67/174 |
57/10 ± 28/159 |
69/29 ± 74/155 |
جدول 3- مقادیر استاندارد سازمان بهداشت جهانی، وزن و وزن نسبی محاسبه شده برای پارامترهای فیزیکو شیمیایی منابع آب آشامیدنی شهر رفسنجان در سال 1397 [21]
پارامتر |
استاندارد WHO |
وزن (wi) |
وزن نسبی (Wi) |
میانگین کیفیت نسبی کل (qi) |
میانگین شاخص بحرانی کل (Sli) |
pH |
5/8–5/6 |
4 |
114/0 |
36/1 ± 07/95 |
14/0 ± 86/10 |
هدایت الکتریکی (میکروزیمنس بر سانتی متر) |
500 |
4 |
114/0 |
47/24 ± 83/135 |
58/2 ± 52/15 |
کل جامدات محلول (میلیگرم بر لیتر) |
500 |
5 |
142/0 |
04/14 ± 57/67 |
85/1 ± 65/9 |
بی کربنات (میلیگرم بر لیتر ) |
500 |
3 |
086/0 |
18/5 ± 97/37 |
41/0 ± 25/3 |
کلراید (میلیگرم بر لیتر) |
250 |
3 |
086/0 |
83/12 ± 04/28 |
01/1 ± 40/2 |
سولفات (میلیگرم بر لیتر) |
250 |
4 |
114/0 |
49/5 ± 63/29 |
58/0 ± 38/3 |
نیترات (میلیگرم بر لیتر) |
45 |
5 |
142/0 |
89/10 ± 39/19 |
44/1 ± 77/2 |
کلسیم (میلیگرم بر لیتر) |
75 |
2 |
057/0 |
26/18 ± 52/40 |
96/0 ± 13/2 |
منیزیم (میلیگرم بر لیتر) |
50 |
1 |
029/0 |
11/20 ± 09/36 |
49/0 ± 89/1 |
سدیم (میلیگرم بر لیتر) |
200 |
2 |
057/0 |
33/47 ± 95/46 |
50/2 ± 68/2 |
پتاسیم (میلیگرم بر لیتر) |
12 |
2 |
057/0 |
27/9 ± 13/33 |
49/0 ± 89/1 |
جمع |
35 |
998/0 |
- |
71/4 ± 78/55 |
میانگین شاخص کیفیت آب کل |
71/4 ± 78/55 |