تخمین سهم نسبی منابع چندگانه نیترات در آب زیرزمینی دشت ورامین با استفاده از مدل اختلاط ایزوتوپی بیزی

آلودگی نیترات آب‌های سطحی و زیرزمینی مشکل مهم کیفیت آب در کره زمین است. در پژوهش‌های متعدد از روش علمی تعیین روابط δ15n  و δ18o  برای مشخص نمودن منابع غالب نیترات در آب‌های زیرزمینی، با وجود همپوشانی دامنه‏های ایزوتوپ نیترات و وقوع تفریق ایزوتوپی نیترات، استفاده می‌شود. منابع پتانسیل نیترات در منطقه مورد مطالعه شامل کودهای شیمیایی آمونیوم‌دار، پساب تصفیه‌خانه فاضلاب جنوب تهران، فاضلاب‌های انسانی و حیوانی، رودخانه شور، بارندگی و نیتروژن آلی خاک است. برای شناسایی منابع مختلف نیترات و تخمین سهم نسبی آن‌ها در آب زیرزمینی آبخوان ورامین، از ایزوتوپ‌های دوگانه نیترات (δ15n  و δ18o ) و مدل اختلاط ایزوتوپی بیزی برای 38 نمونه در آبان 1396 استفاده شد. بر اساس آنالیز خوشه‌ای سلسله مراتبی، 38 نمونه آب ‌زیرزمینی از لحاظ خصوصیات هیدروشیمیایی به سه خوشه (گروه‌های یک تا سه) تقسیم‌بندی شدند. میانگین مقدار δ15n  برای گروه‌های 1، 2 و 3 به‌ترتیب 1/2‰ ± 7+، ±1/1‰ 2/10+ و ‰1/2 ± 1/16+ و میانگین δ18o ، به‌ترتیب ‰9/1 ±3/2+ ، ‰8/0 ±6/0+، ‰4/1 ±2/6+ بود. مدل siar نشان داد که کودهای آمونیوم‌دار و فاضلاب، بیشترین سهم نیتروژن آلی خاک و بارندگی کمترین سهم را در آلودگی نیترات آبخوان ورامین دارند.

Estimate Proportional Contributions of Multiple Nitrate Sources in Groundwater of Varamin Plain Using a Bayesian Isotope Mixing Model

Nitrate (NO3−) pollution of surface and ground water is a major problem in water quality on the planet. The scientific method of the relations between δ15NNO3− and δ18ONO3− to identified the dominant sources of nitrate in groundwater, despite the overlap of nitrate isotopic ranges and the occurrence of nitrate isotopic fractionation, have been used in numerous studies. NH4+ fertilizer, treated wastewater, sewage and manure, Shour River, NO3 in precipitation and soil organic N, are potential sources of nitrate pollution in the study area. To identify different nitrate sources and to estimate their proportional contribution in the groundwater of the Varamin aquifer, a dual isotope (δ15NNO3− and δ18ONO3−) method and a Bayesian isotope mixing model for 38 samples in November 2016 have been applied. Based on hierarchical cluster analysis, 38 groundwater samples are classified into three clusters (groups one to three) in terms of hydrochemical properties., the mean values of δ15N–NO3− in groups 1, 2 and 3 are +7.0± 2.1‰, +10.2 ±1.1‰ and +16.1±2.1‰, respectively. The mean of δ18O–NO3− values of the groundwater in groups 1, 2 and 3 are +2.3± 1.9‰, +0.6 ± 0.8‰ and +6.2 ± 1.4‰ , respectively. SIAR model results indicate that the highest contribution in the nitrate pollution of the Varamin aquifer are related to“NH4+ fertilizer” and “manure and sewage” while “soil N” and “NO3− in precipitation” have the lowest influence.