بررسی هیدروشیمی و فرایندهای مؤثر بر کیفیت آبخوان محدوده پالایشگاه شیراز

خدادادیان, امیرحسین; مظفری, مرتضی; حیدری, حمیدرضا; مکارم, نعیمه

doi:10.22084/nfag.2024.29691.1626

بررسی هیدروشیمی و فرایندهای مؤثر بر کیفیت آبخوان محدوده پالایشگاه شیراز

نویسندگان

¹ دانشجوی کارشناسی‌ارشد هیدروژئولوژی، دانشکده زمین‌شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

² دانشیار دانشکده زمین‌شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

³ دکترای هیدروژئولوژی، شرکت سهامی آب منطقه‌ای استان فارس، شیراز، ایران

⁴ دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد هیدروژئولوژی، دانشکده زمین‌شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

10.22084/nfag.2024.29691.1626

چکیده

هیدروشیمی علمی است که در آن به مطالعه ترکیب، توزیع و رفتار شیمیایی آب‌های طبیعی پرداخته‌ می‌شود. این علم در مدیریت منابع آب، ارزیابی کیفیت آب و تاثیر تغییرات زیست‌محیطی آن و همچنین تعیین منشا ترکیبات موجود در منابع آب‌ اهمیت بالایی دارد. پالایشگاه شیراز در سال ۱۳۵۲ در فاصله 20 کیلومتری شمال این شهر ساخته شده است. آبخوان محدوده ساختگاه و اراضی اطراف آن، به‌عنوان بخشی از منابع تأمین آب مصارف صنعتی، کشاورزی و به‌صورت محدود جهت آب شرب مناطق پایین‌دست محسوب می‌شود. در این پژوهش با نمونه‌برداری و آنالیز آب طی دو مرحله (دی‌ماه 1401 و شهریور 1402) به بررسی هیدروشیمیایی و فرایندهای مؤثر بر شیمی آب زیرزمینی منطقه پرداخته شده است. نتایج نشان می‌داد که دمای آب نمونه‌ها بین 1/19 تا 25 درجه سانتی‌گراد متغیر است، اما مقدار اسیدیته آن‌ها تغییرات زیادی نشان نمی‌دهد و در بازه 5/7 تا 8/8 می‌باشد. گستره هدایت الکتریکی در نمونه‌های مورد پژوهش بین 7/321 تا 2346 میکروزیمنس بر سانتی‌متر است. بر اساس نمودار پایپر، تیپ غالب نمونه‌های آب شامل دو نوع بی‌کربنات منیزیک-کلسیک و سولفات منیزیک-کلسیک می‌باشد. ضریب پیرسون، همبستگی‌های‌ قوی و مثبت میان کاتیون‌ها و یون کلر و همبستگی‌های منفی بین یون‌های بی‌کربنات و سولفات را نشان می‌دهد. نمودار گیبس تعامل آب و سنگ و نمودارهای نسبت یونی و ترکیبی نیز انحلال کانی‌های کربناته را به‌عنوان مهم‌ترین عامل مؤثر بر شیمی آب منطقه می‌دانند. این احتمال وجود دارد که پایین آمدن غلظت سولفات موجود در آب ناشی از فعالیت‌های میکروارگانیسم‌های خاک برای تجزیه آلودگی هیدروکربنی باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Hydrochemical investigation and influencing processes on aquifer quality in the Shiraz refinery Area

نویسندگان [English]

A. H. Khodadadian ¹
M. Mozafari ²
H. R. Heydari ³
N. Makarem ⁴

¹ M. Sc. Student of Hydrogeology, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran

² Assoc. Prof., School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran

³ Ph. D. in Hydrogeology, Fars Regional Water Authority, Shiraz, Iran

⁴ M. Sc. (graduated), in hydrogeology, School of Geology, University of Tehran, Tehran, Iran

چکیده [English]

Shiraz Oil Refining was built in 1973 at a distance of 20 kilometers north of Shiraz. The aquifer area of the refinery and its surrounding lands have been part of one of the sources of industrial and agricultural water needs of the downstream areas. In this research, by water sampling and analyzing during two periods (January and September 2022), the hydrochemical investigation and processes affecting the groundwater chemistry have been investigated. The water temperature of the samples varied between 19.1 and 25°C. The amount of acidity changes in the range of 7.5 to 8.8. The range of electrical conductivity in the studied samples was between 321.7 and 2346 µS/cm. According to the Piper diagram, the dominant type of water samples includes two calcium-magnesium bicarbonate and calcium-magnesium sulfate. The Pearson matrix showed strong and positive correlations between cations and chloride and negative correlations between bicarbonate and sulfate. Gibbs diagram considers the interaction of water and rock as the main process affecting the hydrochemistry of the groundwater. The ionic and composition ratio diagrams also consider the dissolution of carbonate minerals and to a less extent, evaporite minerals as the most important factors influencing the water chemistry of the region. It is possible that the low sulfate concentration in water is caused by the activities of soil microorganisms to break down hydrocarbon pollution.

کلیدواژه‌ها [English]

Shiraz refinery
Hydrochemistry
Ion ratios
Correlation matrix

مراجع

Anderson, T. W., Welder, G. E., Lesser, G., and Trujillo, A (1988) Region 7, Central alluvial basins, in Back, W., Rosenshein, J.S., and Seaber, P.R., eds., Hydrogeology: Geological Society of America, The Geology of North America, 2: 81-86. doi.org/10.1130/DNAG-GNA-O2.81.

Appelo, C. A. J., & Postma, D (2005) Geochemistry, Groundwater and Pollution (2nd ed.). CRC Press, London, 683p. doi.org/10.1201/9781439833544.

Asghari Moghadam, A., and Mahmoudi, N (2008) The effect of Maragheh industrial town effluents on Maragheh-Banab plain groundwater pollution. Environmental Journal, 45: 15-22. (in Persian).

Datta, P. S., and Tyagi, S. K (1996) Major ion chemistry of groundwater in Delhi area: Chemical weathering processes and groundwater flow regime. Journal of the Geological Society of India, 47: 179-188.

Eby, G. N (2016) Principles of environmental geochemistry. Waveland Press, 513p

Freeze, R. A., & Cherry, J. A (1979) Groundwater. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 176p.

Fisher, S. R., and Mullican, W. F (1997) Hydrogeochemical evolution of sodium-sulfate and sodium-chloride groundwater beneath the northern Chihuahua desert, Trans-Pecos, Texas, U.S.A. Hydrogeology Journal, 5: 4-16. doi.org/10.1007/s100400050102.

Gibbs, R. J (1970) Mechanisms controlling world water chemistry. Science, 170: 1088–1090. doi.org/10.1126/science.170.3962.1088.

Hounslow, A. W (1995) Water Quality Data: Analysis and Interpretation, Lewis Publishers, 397p. doi.org/10.1201/9780203734117.

Huang, T., Pang, Z., Liu, J., Ma, J., and Gates, J (2017) Groundwater recharge mechanism in an integrated tableland of the Loess Plateau, northern China: insights from environmental tracers. Hydrogeology Journal, 25: 2049-2065. doi.org/10.1007/s10040-017-1599-8.

Jin, Y., Zhu, B., Wang, F., Sun, S., Wang, P., & Liu, X (2023) Analysis of water chemistry characteristics and main ion controlling factors of lakes in the Nagqu area of the Qinghai–Tibet plateau in summer. Water, 15(16): 2900. doi.org/10.3390/w15162900.

Lonergan, A. J., and Cange, J. B (1994) Cation and anion analysis: Applications to enhance and expedite site-level hydrogeological investigations, pp. 619-630. Proceedings of the 1994 Focus Conference on Eastern Regional Ground Water Issues. The National Ground Water Association, 27-29 September, Burlington, Vermont, USA.

Ma, R., Wang, Y., Sun, Z., Zheng, C., Ma, T., and Prommer, H (2011) Geochemical evolution of groundwater in carbonate aquifers in Taiyuan, northern China. Applied Geochemistry, 26: 884-897.

Mazor, E (2003) Chemical and Isotopic Groundwater Hydrology (3rd ed.). CRC Press, New York, 352p. doi.org/10.1201/9780203912959.

Mozafari, M., and Makarem, N (2024) Hydrochemical study of surface and groundwater resources of Lanjanat Plain. Water and Soil Science, 34(2): 121-135. (in Persian). doi. 10.22034/ws.2023.54488.2514.

Mozafari, M., Hosseini, Z., Fijani, E., Eskandari, R., Siahpoush, S., and Ghader, F (2022) Effects of climate change and human activity on lake drying in Bakhtegan Basin, southwest Iran. Sustainable Water Resources Management, 8(4): 109. (in Persian).

Obeidatt, A., and Alawneh, M (2019) Hydrochemistry and groundwater quality assessment in Mafraq Province, Jordan. OALib, 6(4): 1-10. doi.org/10.4236/oalib.1105365.

Piper, A. M (1944) A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analyses. Eos, Transactions American Geophysical Union, 25(6): 914-928.

Porter, T (2004) Karl Pearson: The Scientific Life in a Statistical Age. Princeton: Princeton University Press.

Ravikumar, P., and Somashekar, R. K (2017) Principal component analysis and hydrochemical facies characterization to evaluate groundwater quality in Varahi river basin, Karnataka state, India. Applied Water Science, 7(2): 745-755. doi.org/10.1007/s13201-015-0287-x.

Saraswat, C., Kumar, P., Dasgupta, R., Avtar, R., and Bhalani, P (2019) Sustainability assessment of the groundwater quality in Western India to achieve urban water security. Applied Water Science, 9: 72-89. doi.org/10.1007/s13201-019-0956-2.

Şener, Ş., Şener, E., and Davraz, A (2017) Evaluation of water quality using water quality index (WQI) method and GIS in Aksu River (SW-Turkey). Science of the Total Environment, 584 (585): 131-144. doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.01.102.

Shukla, S., and Saxena, A (2021) Appraisal of groundwater quality with human health risk assessment in parts of Indo-Gangetic Alluvial Plain, North India. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 80(1): 55-73. doi.org/10.1007/s00244-020-00771-6.

Smith, J., Brown, A., and Wilson, D (2020) Water quality analysis: Correlation between cations and anions in water samples. Journal of Environmental Studies, 45(3): 234-245.

Vaezihir, A., Zare, M., Raeisi, E., Molson, J., and Barker, J (2012) Field-scale modeling of benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes (BTEX) released from multiple source zones. Bioremediation Journal, 16(3): 156-176. doi.org/10.1080/10889868.2012.687415.

Wali, S. U., Alias, N., and Harun, S (2020) Quality reassessment using water quality indices and hydrochemistry of groundwater from the Basement Complex section of Kaduna Basin, NW Nigeria. SN Applied Sciences, 2(10): 1742. doi.org/10.1007/s42452-020-03536-x.

Zhang, B., Zhao, D., Zhou, P., Qu, S., Liao, F., and Wang, G (2020) Hydrochemical characteristics of groundwater and dominant water–rock interactions in the Delingha area, Qaidam Basin, Northwest China. Water, 12: 836-852. doi.org/10.3390/w12030836.

Ziani, D., Abderrahma, B., Boumazbeur, A., and Benaabidat, L (2016) Water quality assessment for drinking and irrigation using major ions chemistry in the semiarid region: Case of Djacer Spring, Algeria. Asian Journal of Earth Sciences, 10(1): 9-21. doi.org/10.3923/ajes.2017.9.21.