بررسی مکانسیم حاکم بر آزادسازی آرسنیک و پیش‌بینی تغییرات غلظت آن در منابع آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت سیرجان)

در میان عناصر سنگین، آرسنیک به عنوان یک عنصر سرطانزا شناسایی شده است و غلظت‌های زیاد آن در منابع آب می‌تواند یک نگرانی بزرگ برای سلامتی عمومی و محیط زیست ایجاد نماید. آلودگی منابع آب به آرسنیک در بسیاری از نقاط جهان و ایران، از جمله در برخی نواحی استان کرمان گزارش شده است. در تحقیق حاضر، به بررسی مکانسیم حاکم بر رهاسازی آرسنیک و پیش‌بینی تغییرات غلظت آن در منابع آب زیرزمینی دشت سیرجان، واقع در استان کرمان پرداخته شده است. بدین منظور، پس از انجام مطالعات اولیه میدانی و با در نظر گرفتن موقعیت لاگ حفاری چاه‌های پیزومتری، 21 حلقه چاه پیزومتری در سطح دشت انتخاب و به بررسی لایه‌های رس موجود در آن‌ها پرداخته شد. سپس، اقدام به نمونه‌برداری از منابع آب زیرزمینی بصورت فصلی از چاه‌های کشاورزی و شرب در نزدیکی چاه‌های پیزومتری، با هدف بررسی رابطه میان میزان ضخامت لایه رس و غلظت آرسنیک در منطقه گردید. نتایج حاصله، نشان داد که غلظت آرسنیک ارتباط مستقیم با بافت رسی لایه‌های زمین دارد. بطوریکه بالا بودن غلظت آرسنیک، مربوط به تخلیه آب زیرزمینی از لایه رسی و اکسید شدن و انحلال آرسنیک در آب زیرزمینی است. بنابراین چرخه اکسیداسیون احیاء یکی از عوامل موثر بر آزاد سازی آرسنیک در منطقه می‌باشد. سپس، با هدف پیش‌بینی تغییرات غلظت آرسنیک طی 5 سال آتی، اقدام به مدلسازی کمی دشت، با استفاده از نرم افزار gms گردید و تمرکز بر روی چاه‌های پیزومتری که با توجه به افت سطح آب و وجود لایه رسی، احتمال افزایش ضخامت رس غیر اشباع در آن‌ها وجود داشت، قرار گرفت. بر پایه نتایج حاصل از مدلسازی و بر اساس روابط بدست آمده بین تغییرات غلظت آرسنیک و تغییرات تراز آب زیرزمینی طی دوران نمونه‌برداری، مشخص گردید که با گذشت زمان و افزایش برداشت از منابع آب زیرزمینی، غلظت آرسنیک افزایش می‌یابد. بنابراین با ادامه روند موجود بهره‌بردای از آبخوان، کمیت و کیفیت آب زیرزمینی کاهش می‌یابد. از این رو در صورت اعمال مدیریت مصرف آب و کاهش برداشت از منابع آب زیرزمینی، غلظت آرسنیک با شدت کمتری افزایش می‌یابد.

Investigation of Arsenic Release Mechanism and Prediction of its Concentration Variations In GroundwaterResources (Case Study: Sirjan Plain)

Among heavy metals, arsenic has been identified as a carcinogenic element. High concentrations of arsenic in water resources can be a major concern for public health and the environment. Arsenic pollution in the groundwater resources has been reported in many parts of the world and Iran, especially in some parts of Kerman province. In the present study, Arsenic release mechanism and prediction of its concentration variations in groundwater resources were investigated in Sirjan Plain, in Kerman Province. For this purpose, after conducting primary field studies and taking into account the position of the piezometric wells, 21 piezometric wells were selected across the plain surface and the layers of clay in them were examined. Then, sampling of groundwater resources was conducted seasonally from agricultural and drinking wells near piezometric wells. The results showed that the concentration of arsenic was directly related to the clay texture of the earth’s layers. The high concentration of arsenic was related to the discharge of groundwater from the clay layer and the oxidation and dissolution of arsenic in groundwater. Therefore, the OxidationReduction cycle is one of the effective factors on releasing of arsenic in the region. In order to the prediction of arsenic concentration variations in the next 5 years, Quantitative Modeling was done using GMS software with a focus on the piezometer wells that had a potential for the increase in the unsaturated clay thickness due to the reducing level of groundwater and the presence of clay layers in them. Based on the results of modeling and relationships between arsenic concentration variations and groundwater level variations during the sampling period, it was determined that arsenic concentrations increase with groundwater resources discharge. Therefore, the quantity and quality of groundwater will decreased with the continued of exploitation of aquifers. According to these results, water management and reduced harvesting of groundwater resources can be effective on the reduction of arsenic concentration increasing rate.