مدل‌سازی انتقال آلاینده نیترات در آبخوان شاهرود

ژئوشیمی

مقاله 3، دوره 3، شماره 1، خرداد 1393، صفحه 23-32

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

هادی جعفری؛ محدثه ولی زاده

چکیده

آبخوان شاهرود در استان سمنان تحت تاثیر منابع آلاینده نیترات همچون فاضلاب شهری ناشی از چاه‌های جذبی، آب برگشتی کشاورزی و صنایع قرار دارد. این عوامل سبب افزایش غلظت نیترات از حدود 5/5 تا 140 میلی‌گرم بر لیتر شده است. هـدف این تحقیق، بررسی سرنوشـت و انتقال نیترات در آبخـوان شاهرود است، ابتدا مدل جریان آب ‌زیرزمینی با استفاده از برنامه رایانه‌ای MODFLOW تهیه شده و مدل در یک دوره سه ساله در شرایط پایدار و ناپایدار واسنجی و صحت‌سنجی شده است. در مرحله بعد انتقال آلاینده نیترات از طریق برنامه MT3DMS شبیه‌سازی شده است. اطلاعات مورد نیاز مدل انتقال نیترات شامل شرایط اولیه، شرایط مرزی و سازوکارهای انتقال آلاینده‌ نیترات (همرفت، پراکندگی، انتشار و واکنش‌های شیمیایی) لحاظ شده و مدل بر اساس تغییرات غلظت نیترات در محدوده‌ شهری در یک دوره دو ساله واسنجی شده است. نتایج نشان می‌دهد که جهت جریان آب ‌زیرزمینی و رسانایی هیدرولیکی منطقه، بیـشترین تاثیر را در انتقال آلاینده‌ نیترات دارند. وجود منطقه با رسانایی هیدرولیکی کمتر در غرب و مخروط افت ناشی از تمرکز بالای چاه‌ها در جنوب منطقه شهری مانع از گسترش آلودگی نیترات در این جهات و به عبارت دیگر از سمت منطقه شهری به سمت پایین‌دست می‌شود. با توجه به نزدیکی منطقه شهری به منطقه تغذیه آبخوان و نبود شرایط کاهیدگی، کاهش نیترات از طریق فرایند نیترات‌زدایی، محتمل به نظر نمی‌رسد. بر اساس نتایج حاصل از مدل‌سازی انتقال آلاینده‌ نیترات، غلظت نیترات در فاضلاب ورودی به آبخوان در مناطق مختلف شهر از 70 تا 450 میلی‌گرم بر لیتر متغیر است. بر این اساس، محدوده‌ خطر آلودگی نیترات در محدوده‌ شهری، رسم و بررسی شده است. غلظت نیترات در آب برگشتی زمین‌های کشاورزی در طی فرایند واسنجی مدل انتقال آلاینده‌ نیترات حدود 200 میلی‌گرم بر لیتر محاسبه شده است. با توجه به حجم آب برگشتی کشاورزی، هر ساله حدود 152 کیلوگرم نیترات در هر هکتار از زمین‌های کشاورزی دشت شاهرود فروشویی می‌شود. بر اساس نتایج مدل‌سازی، فاضلاب ورودی از منطقه شهری شاهرود بیشترین تاثیر را در افزایش میزان غلظت نیترات در منابع آب زیرزمینی دارد.

کلیدواژه‌ها

مدل سازی؛ MT3DMS؛ نیترات؛ شاهرود