شناسایی منشا و سهم نسبی نیترات در آبخوان شرقی کابل با استفاده از نمایانگر های ایزوتوپی و مدل BSIMM

سابقه و هدف: در چند دهه اخیر آلودگی منابع آب به نیترات به یک مسئله زیست محیطی جهانی تبدیل شده است که اغلب ناشی از فعالیت های شهری و کشاورزی است. در دو دهه گذشته کابل پایتخت افغانستان شهرنشینی سریع تجربه کرده است. این شهرنشینی سریع باعث کاهش ذخیره آب زیرزمینی دشت کابل و آلودگی آب زیرزمینی به نیترات شده است. در دشت کابل، آب زیرزمینی تنها منبع تامین آب آشامیدنی ساکنان این شهر است. هدف این پژوهش تعیین منشاهای مختلف آلاینده نیترات، بررسی فرآیند های تحول نیتروژن و تخمین سهم نسبی منابع مختلف آلاینده نیترات در آب زیرزمینی دشت شرقی کابل می باشد.مواد و روش ها: در مهر ماه ۱۳۹۹، ۱۸ نمونه آب زیرزمینی از آبخوان دشت شرقی کابل برداشت شد. پارامترهای صحرایی مانند هدایت الکتریکی، pH، اکسیژن محلول و دما در محل های نمونه برداری توسط دستگاه پرتابل اندازه گیری شد. نمونه های جمع آوری شده جهت سنجش نیترات و نیتریت در مدت کمتر از شش ساعت به آزمایشگاه شرکت Green Tech منتقل و در همان روز غلظت یون های نیترات و نیتریت سنجش شد. نمونه های جمع آوری شده جهت سنجش یون های اصلی به آزمایشگاه مرکزی شرکت آب منطقه استان تهران ایران منتقل شد. نمونه های نیترات جهت سنجش ایزوتوپی در آزمایشگاه موسسه UFZ (Helmholtz Center for Environmental Research) در کشور آلمان منتقل و در آنجا سنجش های ایزوتوپی با استفاده از روش bacterial denitrifier انجام شد. سهم نسبی منابع بالقوه نیترات با استفاده از مدل اختلاط ایزوتوپی پایدار بیزی تعیین گردید. نتایج و بحث: شهر کابل فاقد سیستم جمع آوری فاضلاب مرکزی است. دفع فاضلاب بیشتر از طریق چاه های سپتیک و جذبی صورت می گیرد. غلظت نیترات آب زیرزمینی از ۴ تا ۴/۱۲۰ میلی گرم بر لیتر با مقدار میانگین ۲۱ میلی گرم بر لیتر تغییر می کند. مقادیر δ۱۵N- NO۳̄ از ۸/۴ پرمیل تا ۸/۲۰ پرمیل و مقادیر δ۱۸O-NO۳̄ از ۷/۰ پرمیل تا ۶/۱۸ پرمیل تغییر می کند. برای تعیین منابع اصلی نیترات از نمودار ترکیبی δ۱۸O-NO۳̄ در مقال δ۱۵N- NO۳̄ استفاده شده است. با توجه به قرار گرفتن بخش عمده نمونه های در محدوده فاضلاب انسانی و کود های حیوانی، بنابراین فاضلاب شهری نقش عمده در افزایش غلظت نیترات آب زیرزمینی دشت کابل دارد. از آنجاکه کلر یک یون پایستار است و تحت تاثیر عوامل محیطی قرار نمی گیرد، از نمودار نسبت مولار NO۳̄/Cl‾ در مقابل Cl‾ جهت شناسایی منابع بالقوه نیترات در آبخوان دشت کابل استفاده شده است. این نمودار نشان می دهد که فاضلاب شهری منبع اصلی نیترات در این آبخوان می باشد. غلظت بالای اکسیژن محلول نمونه های آب زیرزمینی بیانگر شرایط اکسیدی حاکم در آبخوان و عدم رخداد نیترات زدایی است. نتایج ایزوتوپی پایدار بیزی نیز نشان می دهد که فاضلاب شهری نقش اصلی در آلودگی آب زیرزمینی به نیترات دارد. بنابراین شهرنشینی سریع و افزایش جمعیت در دشت کابل در دو دهه اخیر سبب آلودگی آب زیرزمینی به نیترات شده است. عدم قطعیت در برآورد منابع نیترات به صورت کمی با استفاده از شاخص عدم قطعیت (UI۹۰) ارزیابی شده است. نتایج این مطالعه عدم قطعیت نسبتا بالایی را برای سهم منابع نیترات، به ویژه فاضلاب و کود حیوانی (۴۹/۰) و نیتروژن آلی خاک (۴۴/۰) نشان می دهند. نتیجه گیری: فاضلاب انسانی و حیوانی، نیتروژن آلی خاک و کود های شیمیایی منابع بالقوه نیترات در دشت کابل می باشند. مدل اختلاط ایزوتوپی پایدار بیزی نشان داد که فاضلاب انسانی و حیوانی (۵/۶۹ درصد) منبع اصلی آلودگی نیترات در آبخوان هستند. نتایج نشان داد که نیترات زایی عمده ترین فرآیند بیوژئوشیمی تحول نیتروژن در آبخوان دشت کابل است.

کلیدواژه ها:

آلودگی نیترات ، ایزوتوپ های دوگانه نیترات ، فرآیند های بیوژئوشیمی ، BSIMM ، آبخوان کابل