بررسی کیفیت آب رودخانه چهل‌چای با استفاده از شاخص IRWQIsc

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و دوم، شماره پنج، مرداد ماه 99

بررسی کیفیت آب رودخانه چهل‌چای با استفاده از شاخص IRWQI_sc

مهراب آقایی[1]

علی حشمت پور[2]^*

Heshmatpoor@gonbad.ac.ir

مجتبی قره محمودلو²

 سید مرتضی سیدیان²

چکیده

زمینه و هدف: کیفیت آب رودخانه‌ها می‌تواند کمک شایانی به مدیریت و برنامه‌ریزی منابع آب کند. این مطالعه به منظور بررسی کیفیت آب رودخانه چهل‌چای با استفاده از شاخص کیفیت آب های سطحی ایران IRWQI_SC انجام شده است.

روش بررسی: در این مطالعه از آب رودخانه چهل‌چای در 7 ایستگاه‌ مختلف در یک دوره 6 ماهه نمونه‌برداری شد. سپس به منظور استفاده از شاخص کیفی IRWQI_SC میزان برخی از پارامترهای فیزیکوشیمایی و میکروبی در این دوره شش ماه اندازه‌گیری شد. پس از محاسبه میزان شاخص برای هر ایستگاه، تغییرات آن در طول رودخانه مطالعه گردید. در نهایت نتایج شاخص کیفی IRWQI_SC با استاندارهای موجود برای شرب و کشاورزی مورد مقایسه قرار گرفت.

یافته‌ها: نتایج این تحقیق نشان‌داد که براساس شاخص IRWQI_SC آب رودخانه چهل‌چای در رده کیفی نسبتا خوب قرار می‌گیرد. همچنین میزان شاخص IRWQI_SC در جهت جریان از بالادست به سمت خروجی حوزه کاهش می‌یابد که بیانگر کاهش کیفت آب رودخانه است. نتایج این تحقیق نشان داد که بطور کلی رابطه مستقیمی بین دبی رودخانه و شاخص IRWQI_SC وجود دارد بطوریکه با افزایش میزان دبی رودخانه، میزان شاخص IRWQI_SC نیز افزایش یافت.

بحث و نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان دادکه متوسط میزان شاخص IRWQI_SC در فصل بهار از فصل تابستان بهتر بوده‌است. تغییرات دبی و شاخص IRWQI_SC حاکی از یک رابطه مستقیم بین آنهاست، بطوریکه با افزایش میزان  جزئی دبی میزان شاخص نیز افزایش چشمگیری داشته‌است. مقایسه پارامترهای اندازه‌گیری شده با استاندارهای شرب و کشاورزی، نشان دادکه آب رودخانه چهل‌چای از نظر استاندارهای کشاورزی مناسب بوده و فاقد استاندارهای لازم در  بخش شرب می‌باشد. نتایج نشان داد که قبل از مصرف برای شرب باید حداقل دو تصفیه فیزیکی و میکروبی بر روی آن انجام شود.

واژه های کلیدی: کیفیت آب، شاخص IRWQI_SC، رودخانه چهل‌چای، مدیریت منابع آب.

Investigation of Water Quality of Chehelchay River Using IRWQIsc Index

Mehrab Aghaee[3]

Ali Heshmatpoor [4]^*

Heshmatpoor@gonbad.ac.ir

Mojtaba G. Mahmoodlu²

S. Morteza Seyedian²

Abstract

Background and Objective: Rivers water quality study can be a great help to water-resource management and planning. This study was conducted to investigate the water quality of Chehelchay River using the IRWQI_SC.

Method: In this study, water samples were collected from seven different stations along Chehelchay River during a period of 6 months. In order to use IRWQI_SC, the physicochemical and biological some parameters were measured. After calculating the IRWQI_SC values for each station, the changes in the IRWQI_SC values were investigated along river. Then, the results of IRWQI_SC were compared drinking water and agriculture water standards.

Findings: The results of this study showed that Chehelchay River water was situated in a relatively good quality category based on the IRWQI_SC. IRWQI_SC diminished in the flow direction from the upstream sampling point to the outlet of basin resulting in a reduction in water quality of river. Results also showed that there is a direct relationship between IRWQI_SC and the rate of discharge so that the value of IRWQI_SC increases with increasing the rate of discharge.

DiscussionandConclusion: The results of this study showed that the average IRWQI_SC index was better than summer season in spring. Flow changes and IRWQISC index indicate a direct relationship between them, with a slight increase in the rate of fluctuation. Comparison of parameters used in IRWQI_SC with drinking water and agriculture water standards showed the Chehelchay River water is suitable only for agriculture uses and it cannot be used for drinking purposes. Results showed that water purification must be performed to remove fecal coliform and reduce turbidity of water before using as a drinking water source.

Keywords: Water Quality, IRWQI_SC Index, Chehelchay River, Water Resources Management.

مقدمه

کیفیت آب‌های سطحی در مناطق مختلف بدلیل عوامل طبیعی نظیر تنوع سازندهای زمین‌شناسی و عوامل هیدروژئولوژیکی و انسانی شامل آلودگی ناشی از تخلیه انواع فاضلاب های شهری، صنعتی و کشاورزی، شیرابه محل های دفع زباله، رواناب‌های سطحی دائما در حال تغییر است(1). ازآنجائی‌که رودخانه ها به عنوان یکی از منابع مهم تامین‌کننده نیاز آبی جوامع بشری در بیشتر کشورها محسوب می‌شوند بنابراین شناخت و بررسی کیفیت منابع آب در مدیریت و استفاده بهینه از آن از اهمیت بالایی برخوردار است (2 و 3). پایش کیفیت منابع آب اغلب موجب تولید اطلاعات مهمی دربارة رفتار منابع آب می‌شود که نیاز به روش‌های مناسبی برای تحلیل و تفسیر دارند (4). روش‌های زیادی برای آنالیز داده‌های مربوط به کیفیت آب وجود دارد که این روش‌ها با توجه به اهداف مطالعات، روش‌های نمونه‌برداری، منطقه مورد مطالعه و همچنین اندازه نمونه‌ها با یکدیگر متفاوت هستند (5 و 6). در این میان طبقه بندی، شبیه سازی و تحلیل آماری داده ها، از مهم ترین بخش های ارزیابی کیفیت آب بهشمار می‌روند (4).

شاخص‌های کیفیت آب ابزاری مناسب و ساده برای تعیین وضعیت و شرایط کیفیت آب هستند که در برنامه‌های پایش برای ارزیابی سلامت اکوسیستم بسیار مفید بوده و می‌تواند به عنوان یک معیار برای ارزیابی موفق و مناسب در استراتژی‌های مدیریتی برای بهبود کیفیت آب استفاده شود(7). شاخص کیفیت آب‌های سطحی ایران(Iran Water Quality Index for Surface Water Resources-Conventional Parameters: IRWQI_sc) یک شاخص تلفیقی از NSFWQI و BCEQI می‌باشد که در ایران طراحی شده و وضعیت کیفیت آب را به صورت کمی ارائه می‌کند. پارامترهای کیفی مورد استفاده در این روش شامل: نیترات، سختی کل، کدورت، هدایت الکتریکی، فسفات، آمونیاک، اکسیژن محلول، pH، COD، BOD₅ و کلیفرم مدفوعی است (8). تاکنون مطالعات متعددی در خصوص ارزیابی کیفی آب‌های سطحی با استفاده از شاخص‌های مختلف و روش‌های آماری انجام شده است (11-9). نتایج این مطالعات نشان می‌دهد که کیفیت منابع آب سطحی در فصول و ماههای مختلف متغیر است و بسته به مکان، نتایج با یکدیگر متفاوت می‌باشد (15-12)

رودخانه چهل‌چای، یکی از رودخانه‌های پرآب استان گلستان و از سرشاخه های مهم گرگان رود می‌باشد. افزایش فعالیت‌های کشاورزی، دام پروری، پرورش ماهی و تفریحی در اطراف رودخانه چهل‌چای، باعث احتمال افزایش آلودگی آب رودخانه می شود. مطالعات انجام شده در حوزه چهل چای نشان از روند افزایش آلودگی و کاهش کیفیت آب رودخانه است که به تعدادی از آنها در ذیل اشاره می شود.

زارع کاریزی و همکاران (1391) با بررسی روند تغییرات بلند مدت کیفیت آب رودخانه چهل چای استان گلستان  نشان دادند که از  دوازده متغییر  انتخابی جهت مطالعه تنها هفت متغیر سدیم،‏ کلرید، ‏ SAR‏، سولفات،‏ پتاسیم،‏ EC و TDS روند افزایشی معنادار داشتند‏ و چهار متغیر بدون روند  بوده و تنها متغیر بیکربنات روند کاهشی معناداری دارد. روند افزایشی متغیرها و تنزل کیفیت آب رودخانه چهلچای را ناشی از عواملی نظیر تغییر کاربری اراضی،‏ فرسایش خاک،‏ و ورود زائدات ناشی از فعالیتهای انسانی به رودخانه دانستند(16).

شیرزاد نیا و همکاران (1396) به بررسی اثرگذاری زیر حوضه ها بر پارامترهای کیفیت آب رودخانه چهل چای پرداخته و اظهار داشتند که  اولویت هر زیرحوزه بر پارامترهای کیفیت آب متفاوت بوده و مطابق طبقه بندی با شاخص  NSFWQI، آب رودخانه چهل چای در کلاس متوسط کیفی قرار گرفته است (17).

اگرچه مطالعاتی بر روی کیفیت آب رودخانه چهل چای به لحاظ هیدروشیمیایی انجام شده است(18) ولی تاکنون کیفیت آب این رودخانه توسط شاخص ایرانی کیفیت آب  IRWQI_SCمورد بررسی قرار نگرفته است.از اینرو ابتدا کیفیت آب رودخانه چهل‌چای با استفاده از شاخص کیفی IRWQI_sc مورد مطالعه قرار گرفته‌است و سپس روند تغییرات شاخص در طول رودخانه و در زمان بحث شده و در انتها نتایج حاصل از میزان پارامترها با استانداردهای موجود برای شرب و کشاورزی مقاسیه شده‌است.

مواد و روش­ها

حوزه آبخیز چهل‌چای با مساحتی حدود 2.25783 هکتار و موقعیت جغرافیایی "30، ´22،˚55 الی "30، ´37،˚55 طول شرقی و "30، ´57،˚36 الی´15،˚37 عرض شمالی در استان گلستان قرار دارد. از شمال به شهر مینودشت، از غرب به ارتفاعات محمد زمان‌خان و دشت حلقه، از شرق به حوزه آبخیز رودخانه چهل‌چای و از جنوب به حوزه آبخیز تیل‌آباد محدود است. رودخانه چهل‌چای یکی از سرشاخه های اصلی گرگان رود بوده و به لحاظ هیدرولوژیک به پنج زیر حوضه تقسیم می شود(شکل 1).

شکل 1- منطقه مورد مطالعه و موقعیت ایستگاه‌های نمونه‌گیری

Figure 1. Study area and location of sampling stations

انتخاب ایستگاه‌های نمونه‌برداری در منطقه مورد مطالعه با توجه به بررسی تغییرات وضعیت زیر حوزه‌های رودخانه و در نظر گرفتن موقعیت مناطق مسکونی انجام شده است. براین اساس از سمت بالادست تا خروجی رودخانه هفت ایستگاه مطالعاتی انتخاب شد (شکل1). به منظور بررسی کیفیت آب رودخانه چهل‌چای، از آب رودخانه به مدت 6 ماه به صورت متناوب هر 15 روز یکبار (با سه بار تکرار) و در فاصله زمانی فروردین تا شهریور ماه 1396 صورت‌گرفت. برای نمونه برداری از ظروف با جنس پلی‌اتیلن شیشه‌ای استفاده شد (17). به منظور آماده‌سازی ظروف، از اسیدسولفوکرومیک جهت اسیدشویی استفاده گردید. ابتدا ظروف با آب معمولی و سپس با آب مقطر شستشو داده شد. سپس ظروف در آون و در دمای 180 درجه سلسیوس به مدت 1 ساعت خشک شدند و برای نمونه برداری آماده شدند ( 17). میزان برخی از پارامترها نظیر هدایت الکتریکی، درصد اکسیژن اشباع و pH با استفاده از دستگاه پرتابل  ECمتر،  DOمتر و  pHمتر در محل نمونه‌گیری اندازه‌گیری شد. بعد از انجام نمونه‌برداری، نمونه‌ها بلافاصله داخل کلمن حاوی یخ به آزمایشگاه منتقل و میزان پارامترهای فیزیکوشیمیایی و میکروبی باقی مانده نظیرنیترات، فسفات، آمونیاک، COD، BOD، سختی کل، کدروت و کلیفرم مدفوعی براساس روش‌های استاندارد (19) در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه گنبد کاووس اندازه‌گیری شد. میزان جذب پارامترهای فسفات، نیترات و آمونیاک با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر به ترتیب در طول موج‌‌های 690، 410 و 640 نانومتر اندازه گیری شد. مقدار سختی کل به روش تیتراسیون، کدورت با دستگاه توربیدیمتر (مدل 2100N ساخت کمپانی HACH آمریکا)، اکسیژن مورد نیاز شیمیایی با دستگاه COD‌‌ سنج (مدل آلمانی AL 125)، کلیفرم مدفوعی با استفاده از سواب توتال کلیفرم یکبار مصرف توسط دستگاه hygiena (Ensure plus)) مدل آمریکایی) و اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی با دستگاه BOD‌ سنج (مدل آلمانی BD 600) تعیین گردیدند.

شاخص کیفیت آب‌های سطحی ایران (IRWQIsc) یک شاخص تلفیقی از (NSFWQI) و (BCEQI) می‌باشد. علت انتخاب این شاخص این است که، شاخص IRWQI_SC برای مطالعه کیفی آب‌های سطحی توسط مدیریت منابع آب ایران با هدف استفاده از روش مناسب با شرایط طبیعی و مسائل و مشکلات آب ایران تهیه شده‌است و وضعیت کیفیت آب را به صورت کمی ارائه می‌کند. این شاخص، به عنوان یک ابزاری کارآمد جهت تعیین طبقه­بندی کیفیت منابع آب طراحی شده است. بطوریکه هرچه مقدار این شاخص بیشتر باشد کیفیت آب بهتر است. برای محاسبه این شاخص، مقدار پارامترهای اندازه‌گیری شده به‌عنوان ورودی شاخص استفاده می‌شود. سپس براساس جدول 1 به هر پارامتر، یک وزن اختصاص داده می شود. در مرحله بعد با استفاده از منحنی‌های رتبه‌بندی، غلظت هر پارامتر تبدیل به عدد شاخص آن پارامتر می‌شود و در نهایت مقدار شاخص IRWQI_sc بر اساس روابط 1 و 2 تعیین می شود.

که در فرمول (2)W_i وزن پارامتر i ام، n تعداد پارامترها، I_i مقدار شاخص برای پارامتر i ام از منحنی رتبه‌بندی و  جمع وزن پارامترها می‌باشد (10).

جدول1-پارامترهای شاخص IRWQI_sc و وزن آن‌ها (10 و 21)

Table 1. IRWQIsc index parameters and their weights (10 and 21)

بعداز تعیین میزان شاخص IRWQI_sc براساس روابط 1 و 2 طبقه‌بندی کیفی رودخانه بر مبنای این شاخص با استفاده از جدول 2 در هر ایستگاه و برای زمان های مختلف انجام شد.

جدول2- طبقه‌بندی آب‌های سطحی بر اساس شاخصIRWQI_sc(21)

Table 2- Surface water classification based on IRWQIsc index (21)

در این تحقیق ارتباط بین مقادیر شاخص IRWQI_SC، دبی و همچنین پارامترهای فیزیکوشیمیایی با استفاده از نرم‌افزار Excel انجام شد. سپس مقادیر بدست آمده برای فصول پرآبی (بهار) و کم آبی (تابستان) با یکدیگر مقایسه شدند. تجزیه و تحلیل داده‌ها و شاخص IRWQI_SC با استفاده از آنالیز واریانس کرت‌های دوبار خرد شده، یک بار خرد شده (ANOVA)، (GLM) و آزمون مقایسه چند دامنه‌ای دانکن بین ایستگاه‌ها و زمان‌های مختلف نمونه‌برداری به صورت تصادفی مورد مقایسه قرار گرفت. در این تحقیق برای تجزیه و تحلیل داده‌ها از نرم‌افزار SAS و برای ماتریس همبستگی پیرسون بین داده‌ها و همچنین شاخص از نرم‌افزار SPSS17 استفاده‌شد.

یافته­ها

پس از نمونه‌برداری از ایستگاه‌های مورد مطالعه و انجام آزمایش بر روی نمونه‌های آب، میانگین پارامترهای فیزیکوشیمیایی و میکروبی رودخانه چهل‌چای در فصول بهار و تابستان مطابق با جدول (3) به‌دست آمد.نتایج تحقیق نشان داد که، مقدار پارامترهای اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی، اکسیژن محلول، نیترات، فسفات، آمونیاک و سختی کل در تمامی ایستگاه‌های مورد مطالعه در حد استاندارد کیفیت آب آشامیدنی سازمان جهانی بهداشت (20) است، و پارامترهای کدورت و کلیفرم مدفوعی در تمامی ایستگاه‌ها و pH در ایستگاه‌های سوم، پنجم، ششم و هفتم بالاتر از حد استاندارد کیفیت آب آشامیدنی سازمان جهانی بهداشت است (20).

جدول3-میانگین پارامترهای فیزیکوشیمیایی و میکروبی رودخانه چهل‌چای در فصول بهار و تابستان

Table 3- The average of physicochemical and microbial parameters of Chehelchay River in spring and summer seasons

TH: سختی کل      COD: اکسیژن مورد نیاز شیمیایی        BOD₅: اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی

در این تحقیق به دلیل نرمال بودن داده‌های حاصل از آزمایشات انجام شده، و همچنین به منظور بررسی همبستگی بین فراسنجه‌های مختلف و شاخص IRWQI_SC از ضریب ماتریس همبستگی پیرسون استفاده شد. نتایج حاصل از این بررسی در جدول 4 ارائه شده است.

جدول 4- ماتریس همبستگی بین پارامترهای کیفی آب و شاخص IRWQI_SC در مراحل نمونه‌برداری در رودخانه چهل‌چای

Table 4.Correlation matrix between water quality parameters and IRWQISC index in sampling stages in Chehelchay River

^**معنی‌دار در سطح %1^*معنی‌دار در سطح %5، FC:

کلیفرم مدفوعی

با توجه به جدول 3، بیشترین میزان همبستگی مثبت بین پارامترهای BOD₅ و COD و بیشترین میزان همبستگی منفی بین شاخص کیفیت آب مورد مطالعه و COD مشاهده شده است. همبستگی مثبت COD و BOD₅ نشان‌دهنده افزایش مقدار عددی هر دو پارامتر در آب است چون بین COD و BOD₅ رابطه مستقیم وجود دارد. در مقابل همبستگی منفی بین شاخص کیفیت آب و COD نشان‌دهنده این است که با کاهش میزان COD، شاخص کیفیت آب افزایش پیدا می‌کند. همچنین بین شاخص کیفیت آب و اکسیژن محلول از لحاظ آماری رابطه معنی‌دار مثبت وجود دارد. بدین معنی است که با افزایش اکسیژن محلول، شاخص نیز افزایش می‌یابد و کیفیت آب در وضعیت بهتری قرار می‌گیرد. اکسیژن محلول با تمامی فاکتورها همبستگی معکوس داشته است به غیر از اسیدیته و آمونیاک که از لحاظ آماری ارتباط معنی‌داری بین آن‌ها وجود ندارد. همچنین رابطه بین پارامترهای دیگر با شاخص از نوع معنی‌دار منفی می‌باشد. این نیز بدین معنی است که با افزایش میزان پارامترهای کیفی آب، شاخص در وضعیت بد قرار می‌گیرد.

شکل (2) روند تغییرات پارامترهای کیفی (مورد استفاده در شاخص IRWQI_sc) آب رودخانه چهل‌چای در ایستگاه‌های مطالعه شده در فصل بهار را نشان می‌دهد. براین اساس تغییرات بین BOD₅ و COD در جهت جریان شباهت زیادی با یکدیگر دارد شکل (a2) این تغییرات باتوجه به همبستگی بالایی بین این دو پارامتر (966/0) بدیهی بنظر می‌رسد. این شباهت را می‌توان بین فسفات و نیترات و همچنین، سختی کل و هدایت الکتریکی مشاهده کرد اگرچه در هر دو مورد مقادیر همبستگی کمتر از همبستگی بین BOD₅ و COD است. تغییرات میزان DO در طول مسیر رودخانه روند خاصی ندارد بطوریکه در ایستگاه اول بیشترین و در ایستگاه دوم کاهش شدیدی از خود نشان می دهد. سپس در طول مسیر جریان افزایش می یابد ولی هرگز به میزان DO در ایستگاه اول نمی‌رسد (شکل d2).

کاهش شدید DO در این ایستگاه را می توان به وجود چندین حوضچه پرورش ماهی و مصرف این پارامتر نسبت داد. وجود برخی از تشکیلات زمین شناسی فرسایش‌پذیر نظیر مارن دلیل اصلی افزایش مواد معلق و در نتیجه میزان کدوت در این ایستگاه می باشد. همانطوریکه انتظار می‌رود با ورود فاضلابهای کشاورزی و در برخی از موارد روستایی و همچنین فعالیت‌های تفریحی میزان کلیفرم مدفوعی در جهت جریان افزایش قابل مالاحضه‌ای داشته است(شکل e 2). اگرچه تغییرات pH یک روند خاص نشان نمی‌باشد اما محدوده

شکل5- تغییرات پارامترهای کیفیت آب در ایستگاه‌های مورد مطالعه در فصل بهار

Figure 2. Change in the water quality parameters in the stations studied in the spring

تغییرات آن بسیار ناچیز می باشد (شکل f2). آمونیاک نیز همانند برخی از پارامترها نظیر کلیفرم مدفوعی روند افزایشی در طول مسیر جریان رودخانه دارد.

پس از تعیین غلظت پارامترهای کیفیت آب، مقدار شاخص  IRWQI_scبرای دو فصل بهار و تابستان در ایستگاه‌های مورد مطالعه محاسبه گردید( جدول 5).  براین اساس میزان شاخص IRWQI_sc در فصل بهار با میانگین 30/70 بهتر از فصل تابستان با میانگین 12/66 بوده است (جدول 5). بطورکلی میزان شاخص از بالادست جریان به سمت پایین دست در حال کم شدن است (شکل 3). باتوجه به افزایش میزان برخی از پارامترها نظیر BOD₅، COD، کلیفرم مدفوعی، کدورت، آمونیاک این کاهش بدیهی است.  همچنین بیشترین تغییر در ایستگاه شماره 2 بوده است. این امر بدلیل ورود پسابهای کشاورزی و فاضلاب‌های روستایی به داخل رودخانه است. بعداز آن تا ایستگاه 5 تغییرات تقریبا یکنواخت و تا حدودی رو به بهبود می‌باشد. اما از ایستگاه 5 به بعد مجدا میزان شاخص کاهش می‌یابد.

جدول5- مقدار شاخص IRWQIsc  رودخانه چهل‌چای در ایستگاه‌های نمونه‌برداری در دو فصل بهار و تابستان 1396

Table 5. The amount of IRWQIsc index for Chehelchay River in sampling stations for two seasons, spring and summer 2017

شکل3-تغییرات شاخص IRWQI_sc در ایستگاه‌های مورد مطالعه

Figure 3- Changes in the IRWQIsc index in the studied stations

شکل (4) نمودار تغییرات دبی و شاخص کیفیت آب‌های سطحی ایران (IRWQI_SC) را نشان می‌دهد. براین اساس تجمع نقاط در دو ناحیه می باشد. در ناحیه اول(A) که مربوط به ایستگاههای 1، 2، 3 و 5 می‌باشد یک رابطه مستقیم بین دبی و شاخص IRWQI_SC وجود

دارد بطوریکه با افزایش میزان جزئی دبی میزان شاخص نیز افزایش می‌یابد. ناحیه دوم (B) مربوط به ایستگاههای  پایین دست می باشد. تنها 17 درصد از نمونه ها در این ناحیه قرار گرفته‌اند و این نمونه‌ها مربوط به فصول پر باران می‌باشند. ازاینرو در فصول پر باران در ایستگاهها مذکور با افزایش دبی تغییرات شاخص جزئی می‌باشد.

 طبقه‌بندی کیفیت آب رودخانه چهل‌چای بر اساس مقادیر شاخص IRWQI_SC در طول دوره نمونه‌برداری و با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) در شکل (5) نشان داده شده‌است. ‌براساس میانگین شاخص در تمامی زمان‌های نمونه‌برداری رودخانه از لحاظ کیفی در دسته آب‌هایی با کیفیت نسبتاً خوب قرار گرفته‌است. از دلایل قرارگیری رودخانه چهل‌چای در کلاس نسبتاً خوب کیفیت آب می‌توان به تأثیر پارامترهای کلیفرم، کدورت و pH اشاره نمود.

شکل4- رابطه بین دبی و شاخص IRWQI_SC در ایستگاه‌های مورد مطالعه

Figure 4. Relationship between discharge and IRWQI_SC in the studied stations

شکل 3- تغییرات متوسط شاخص IRWQI_SC در طول رودخانه چهل‌چای(CH: زیر حوزه)

Figure 3. Changes in average IRWQI_SC along Chehelchay River(CH:subwatershed)

شاخص IRWQI_SC در ابتدای رودخانه چهل‌چای (زیرشاخه 1:CH1) دارای کیفیت خوب و در انتهای آن از کیفیت شاخص کاسته شده است (شکل 5).

نتایج مقایسه میانگین پارامترهای کیفی آب رودخانه چهل‌چای مورد استفاده برای محاسبه شاخص IRWQI_SC با استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO) و همچنین استاندارد سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) در جدول (6) ارائه شده است. بر این اساس پارامترهای BOD₅، pH، نیترات، هدایت الکتریکی، آمونیاک و سختی کل در حد استاندارد آب شرب (WHO) می‌باشند و پارامترهای کلیفرم مدفوعی و کدورت بالاتر از حد استانداردهای آب شرب می‌باشند. گرچه بیشتر پارامترهای کیفی آب رودخانه‌چهل‌چای با استانداردها آب شرب مطابقت دارد، ولی بالابودن پارامترهای کلیفرم مدفوعی و کدورت یک مسئله جدی در بخش شرب بوده و نیاز به تصفیه آبرودخانه دارد. میانگین هدایت الکتریکی در رودخانه چهل‌چای کمتر از میزان استاندرد سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) می باشد.

علیرغم این موضوع که مقایسه وضعیت کیفیت آب در نقاط مختلف و با روشهای مختلف قابل مقایسه با هم نیستند اما بررسی کیفیت آب  با گذر زمان در حوزه چهل چای در مطالعات شیرزاد نیا (1379) و زارع کاریزی (1391) حاکی از کاهش کیفیت آب رودخانه بوده و نتایج مشابهی را  با نتایج این  تحقیق گزارش داده‌اند. بطورکلی پارامترهای فراوانی در تعیین کیفیت آب برای شرب و کشاورزی نقش دارند ولی باتوجه به پارامترهای اندازه‌گیری شده در این تحقیق و استاندارهای شرب و کشاورزی، آب رودخانه چهل‌چای از نظر این استاندارها تنها برای کشاورزی مناسب می‌باشد و نمی‌تواند در بخش شرب مورد استفاده قرار گیرد. از اینرو شاخص IRWQI_SC نمی‌تواند معیار مناسبی طبقه‌بندی آب برای شرب باشد.

جدول 6- مقایسه پارامترهای کیفیت آب با استانداردهای آب شرب سازمان بهداشت جهانی (WHO) و سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) در رودخانه چهل‌چای

Table 6. Comparison of water quality parameters with World Health Organization (WHO) and food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) in Chehelchay River

بحث و نتیجه­گیری

ارزیابی و شناخت کیفیت آب رودخانه ها با استفاده از طبقه‌بندی  IRWQI_SCایــن امکان را فــراهم می‌نماید که با بیانی ساده بتوان کیفیت آب رودخانه را در نقاط مختلف طبقه بندی نمود. تعیین میزان غلظت آلاینده‌های موجود در آب گام مهمی در تعیین کیفیت آب رودخانه چهل‌چای بر اساس شاخص IRWQI_SC محسوب می‌شود. روند تغییرات پارامترهای کیفی مورد استفاده در شاخص IRWQI_sc آب رودخانه چهل‌چای نشان داد که تغییرات برخی از پارامترها نظیر BOD₅ و COD، فسفات و نیترات و همچنین سختی کل و هدایت الکتریکی در جهت جریان شباهت زیادی با یکدیگر دارد. این تغییرات با توجه به همبستگی بالایی بین این جفت پارامتر بدیهی بنظر می‌رسد. سپس در طول مسیر جریان افزایش می یابد ولی هرگز به میزان DO در ایستگاه اول نمی‌رسد. فعالیت‌های آبزی پروری نظیر حوضچه‌های پرورش ماهی سبب مصرف این پارامتر و کاهش شدید DO در ایستگاه شمار2 شده‌است. بررسی‌های صحرایی وجود تشکیلات زمین شناسی فرسایش‌پذیر نظیر مارن را زیرحوزه شماره 2 به اثبات رسانده‌است که می‌تواند دلیل اصلی برای افزایش مواد معلق در ایستگاه شماره 2 باشد. همانطوریکه انتظار می رود با ورود فاضلابهای کشاورزی و در برخی از موارد روستایی و همچنین فعالیت‌های تفریحی میزان کلیفرم مدفوعی در جهت جریان افزایش قابل مالاحضه‌ای داشته است. اگرچه تغییرات یک روند خاص نشان نمی‌باشد آمونیاک نیز همانند برخی از پارامترها نظیر کلیفرم مدفوعی روند افزایشی در طول مسیر جریان رودخانه دارد. رنج تغییرات pH در طول مسیر جریان بسیار ناچیز می باشد.

نتایج این تحقیق نشان داد که متوسط میزان شاخص IRWQI_SC در فصل بهار (با میزان 30/70) بهتر از فصل تابستان (با میزان 12/66) بوده است. همچنین میزان عددی شاخص کیفیت آب از بالادست جریان به سمت پایین دست در حال کم شدن است. بررسی نمودار تغییرات دبی و شاخص IRWQI_SC  نشان‌داد که یک رابطه مستقیم بین دبی و شاخص IRWQI_SC در حدود 83 درصد داده وجود دارد بطوریکه با افزایش میزان جزئی دبی میزان شاخص نیز افزایش چشمگیری داشته‌است. اگرچه در حدود 17 درصد از نمونه ها با افزایش میزان دبی تغییرات شاخص جزئی می‌باشد. ضمنا نتایج نشان‌داد که با کاهش دبی میزان کل مواد جامد محلول افزایش یافته‌است که این افزایش برای فصل تابستان نسبت به فصل بهار قابل توجه بود، این نتیجه با نتایج تحقیق حشمت پور و همکاران (21) مطابقت داشت.

باتوجه به پارامترهای اندازه‌گیری شده در این تحقیق و مقایسه آنها با استاندارهای شرب و کشاورزی، می‌توان نتیجه گرفت که آب رودخانه چهل‌چای از نظر استاندارها مذکور تنها برای کشاورزی مناسب می باشد نمی‌تواند در بخش شرب مورد استفاده قرار گیرد. از اینرو شاخص IRWQI_SC نمی‌تواند به تنهایی معیار مناسبی برای طبقه بندی آب جهت مصرف در بخش شرب باشد و برای جمع بندی دقیق تر باید از دیگر شاخص‌ها نظیر شاخص بیولوژیک استفاده شود.

References

1. Miroofi S, and Meghlouli Bayat R, 2009, Investigating the chemical quality of Karaj river water, 5th National Conference on Watershed Manage. Sciences and Eng. (Sustainable Manage. of Natural Disasters). (In Persian)
2. Atafar Z, Almasi A, Sarkhosh M, et al, 2015, MicrobiologicalQuality Trend of Drinking Water in Rural Areas ofKermanshah during 2004-2013, J Environ Health Eng; 4(1): 70-81. (In Persian)
3. Wang Q, Wu X, Zhao B, et al, 2015, Combined multivariatestatistical techniques, Water Pollution Index (WPI) andDaniel trend test methods to evaluate temporal and spatial variations and trends of water quality at Shanchong River in the Northwest Basin ofLake Fuxian, China. Plos One; 10(4):117.
4. Sadeghi H, Ruhollahi S, 2007, Study of Ardabil Drinking Water Physicochemical Parameters, J Ardabil U Med Sci;7(1): 52-6. [In Persian].
5. Boyacioglu, H, 2006, Surface water quality assessment using factor analysis, Water Science andTechnology. 32(3): 389-394.
6. Boyacioglu, H, 2007, Surface water quality assessment by environ metric methods, EnvironmentalMonitoring and Assessment. 131(1-3): 371-376.
7. Rickwood, C.J., Carr, G.M, 2009, Development and sensitivity analysis of a global drinking water quality index, Environmental Monitoring and Assessment. 156(1-4): 73-90.
8. Hashemi, S.H., Pourasghar, F., Nasrabadi, T., Ramezani, S., Khoshrou, Gh, 2012, Guide to Iran Water Quality Index for Surface Water Resources-Conventional Parameters, Research Project. Institute of Environmental Science, Shahid Beheshti University. 117 p). (In Persian)
9. Munna G M, Chowdhury M M I, Masrur Ahmad A A, Chowdhurys, Alom M M, 2013; (( A Canada WaterQuality Guideline-Water Quality Index(CCME-WQI) based assessment study of water quality in Surma River)),Jurnal of Civil Enginering and Construction Technology, 4, 81-89,Canada.
10. Sadeghi M, Bay A, Bay N, et al, 2015, The survey of Zarin-Gol River water quality in Golestan Province using NSF-WQI and IRWQI. Health Field; 3(3): 27-33. 
11. Sun W, Xia C, Xu M, et al, 2016, Application of modified water quality indices as indicators to assess the spatial and temporal trends of water quality in the Dongjiang River. Ecol Indicat; 66: 306–12.
12. Halaghi M, 2011, Use of Different Water Quality Indexes for Puriification of Water, Case Study: Atrak river. Water  Soil Cons; 18(2): 211-20. (In Persian)
13. Rohani N, Asadollah Fardi G, 2013, Detemining of water quality indices, Case Study: Inlet and outlet water treatment plant in Isfahan province, The 1th Conference and Exhibition on Environmental Energy & Clean Industry; Tehran: Tehran University. (In Persian)
14. Akkoyunlu A, Akiner ME, 2012, Pollution evaluation in streams using water quality indices: A case study   from Turkey’s Sapanca Lake Basin. Ecol Indicat; 18: 501–11.
15. Nabizadeh R, Valadi Amin M, Alimohammadi M, et al, 2013, Development of innovative computer software to facilitate the setup and computation of water quality index, J Environ Health Sci Eng; 11(1): 1-10.
16. Zareh Karizi, A., SadodinT A., Sheikh, V., Mahini, A., 2012, Long-term trend analysis of water quality variables for the Chehelchay River (Golestan province), Iran Water Research, 6 (10).
17. Ghare Mahmoodlu M, Tahmasebi A, Raghimi M, Safarzadeh A, 2007, Checking of temporal changes in chemical quality of Chehel-Chay river in Lazorah hydrometric station, The first regional conference of underground water of Islamic Azad University. (In Persian)
18. APHA, AWWA, EWF, 2008, Standardmethods for the examinationofwaterandwastewater, USA.
19. World Health Organization (WHO), 2004, Guidelines for Drinking – Water Quality, 3^rd edition. World Health Organization (WHO), Geneva.
20. Heshmatpoor, A., Mohammadi,A., Ghare Mahmodloo, M., Mohaghegh, M. (2008), Investigation of water quality in gharasoo watershed in Golestan province, Research report No 87-5-122, Gorgan University of Agriculture Science and Natural Resources.

17. Shirzadniya, G., Heshmatpoor, A., Fath abadim A., Akbari, R., 2018, The role of sub-basins in the water quality parameters of the Chehelchay River, J. of Environment and water engineering, Vol. 3 (4), p.378 – 390