Examining the Hydro-Geochemical Quality and Origin of Water Ions in the Qolyan River of the Qalikuh Region in Lorestan Province, Iran

Document Type : Research paper

Authors

1 Head of the Department of Hydrocarbon Systems, Exploration Management, National Iranian Oil Company, Tehran, Iran.

2 M.A. in Geological Operations, Exploration Management, National Iranian Oil Company, Tehran, Iran.

10.22034/hydro.2023.55807.1285

Abstract

Rivers are water resources used to meet the needs of human societies and various consumption. Hence, it is very critical to investigate their water quality. The Qolyan River of the Lorestan Qalikuh region, which sits between oil shale paths, bedrocks, various river sediments, and quaternary alluvial deposits, is one of the main suppliers of the Dez River water; for this, this study conducted such laboratory tests as ASTM, St. Method, and MMS on 15 samples of the permanent Pirbadush and Gashun Streams overflowing to this river. According to the physicochemical parameters of water, software calculations such as Phreeqc, Rockware, and AqQa and calculation irrigation and industrial indicators, as well as comparisons with WHO and NSI standards and draw hydro-chemical diagrams, the quality of the regional water was found to be appropriate for various consumption, as the water of G7 and P1 stations held the worst and the best quality, respectively which could relate to a majority of dissolution and weathering processes in low areas. Water ion ratios and ion balance diagrams suggest that the origin of most ions (except for nitrates) is non-human (geogenic) activities, with all minerals being at a non-saturated level; meanwhile, the predominant ion of the samples is calcium-bicarbonate and the bedrock has changed from limestone into dolomite and shale, with water quality being affected by the weathering of the regional rocks.

Keywords

Main Subjects


استاندارد ملی ایران، 1388. آب آشامیدنی-ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی. مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، استاندارد شماره 1053. تجدید نظر پنجم، ICS:13.060.020.
آقازاده، ف.، محدم، ع.، کیمیایی، ع.، 1387. ارزیابی خواص هیدروشیمیایی آب زیرزمینی سلماس و مناسب بودن آن برای مصارف مختلف، مجله پژوهشی علوم پایه دانشگاه اصفهان، 34(5): 98-79.‎
احمدی، ف.، علیجانی، ف.، ناصری، ح.ر.، 1395. کاربرد روش‌های سنجش‌ازدور و ژئوالکتریک در اکتشاف آب‌های زیرزمینی مناطق کارستی جنوب کوهدشت، لرستان. هیدروژئولوژی: 2(2): 29-43.‎
حسنوند،ن.، فرقانی تهرانی، گ.، 1398. مطالعۀ ژئوشیمیایی آب و رسوب رودخانۀ بادآور، استان لرستان با نگرش زیست‌محیطی. پژوهش­های چینه­نگاری و رسوب­شناسی، 35(4): 105-128.‎
حسینی، ا.س.، حکیمی آسیابر، س.، صلواتی، م. 1402. تأثیر پوشش‌گیاهی و فرسایش‌خاک بر‌ کیفیت هیدروژئوشیمیایی آبهای‌سطحی مطالعه ‌موردی: حوضه‌ آبریز‌ رودخانه ‌قُلیان، منطقه ‌قالیکوه‌ لرستان. هیدروژئومورفولوژی، 10(34): 167-191.
حیات الغیب، م.، قشلاقی، ا.، جعفری، ه.، فرقانی تهرانی، گ.، 1393. هیدروژئوشیمی و غلظت فلزات سنگین در آب رودخانه کاکارضا (استان لرستان).محیط‌زیست طبیعی، منابع طبیعی ایران، 68(4): 619-628.‎
سجادی، ز.، کلانتری، ن.ا.، چرچی، ع.، موسوی، س.س.، 1401. بررسی ارتباط هیدرولیکی ساختارهای کارستی با روش‌های هیدروژئوشیمی و ایزوتوپی منابع آب منطقه ایذه شمال استان خوزستان. هیدروژئولوژی، 7(2): 121-142.‎
صفربیرانوند، م.، امانی پور، ح.، بطالب لوئی، ص.، غانمی،ک.، ابراهیمی، ب.، 1398. بررسی آب زمین شیمی منابع آب زیرزمینی دشت مرکزی لرستان. مهندسی منابع آب، 12(40): 51-60.‎
غیومیان، ج.، قاسمی، ع.، وفایی، ح.، 1384. کاربرد نسبت­های یونی و شاخص­های اشباع در بررسی منبع املاح منابع آب زیرزمینی دشت اسدآباد. بیست و چهارمین همایش علوم زمین، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی، تهران.
قاسمی دهنوی، آ.، ساریخانی، ر.، حسینی، س.ح.، احمد نژاد، ز.، ابراهیمی، ب.، 1395. ارزیابی کیفی و کمی آب‌های سطحی با استفاده از آنالیز آماری در رودخانه ازنا لرستان. محیط‌زیست و مهندسی آب، 2(4): 306-321.‎
قربانی، ر.، حاجیمرادلو، ع.م.، مولایی، م.، نعیمی، ع.ا.،  نوروزی، ن.، وثاقی، م.ج.، هدایتی، ع.ا.، 1394. ارزیابی وضعیت سلامت رودخانه زیارت در استان گلستان بر اساس شاخص کیفی NSFWQI. بهره­برداری و پرورش آبزیان، 4(2): 111-122
قره محمودلو، م.، صیادی، م.، 1398. تعیین عوامل موثر در کنترل پارامترهای شیمیایی رودخانه‌های گاماسیاب و قره‌سو (مطالعه موردی: استان کرمانشاه). مهندسی آبیاری و آب ایران، 10(4): 96-114.‎
کارخانه، ط.، ساریخانی، ر.، قاسمی دهنوی، آ.، 1395. بررسی آماری نسبت‌های یونی و شاخص­های اشباع در تعیین منشأ املاح منابع آب زیرزمینی دشت دلفان. زمین­شناسی محیط‌زیست، 9(33): 77-92.‎
کریمی، ث.، محمدی، ض.، سامانی، ن، 1395. ارزیابی ویژگی­های هیدروشیمیایی آب­های زیرزمینی و شوری در دشت سمنان. هیدروژئولوژی، 2(1): 1-19.
کلانتری، ن.ا، شیخ‌زاده، ع.، محمدی، ه.، چقازردی، ز.، 1399. ارزیابی وضعیت هیدروژئوشیمی آب زیرزمینی آبخوان عقیلی با تأکید بر روش‌های آماری چندمتغیره. هیدروژئولوژی، 6(2): 95-108.‎
محمودی، م.د.، ندیری، ع.ا.، اصغری مقدم، ا.، پوراکبر، م.، مرادیان هره دشت، ع.ر.، 1395. بررسی منابع آب دشت شیرامین با استفاده از روش­های آماری چندمتغیره. پژوهش­های حفاظت آب و خاک، 23 (3): 289-302.
معتمدی راد، م.، گلی مختاری، ل.، بهرامی، ش.، زنگنه اسدی، م.ع.، 1398. ارزیابی کیفیت منابع آبی ازنظر شرب، کشاورزی و صنعت در آبخوان کارستی روئین اسفراین استان خراسان شمالی. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 21(62): 73-93.‎
موسوی، س.ف.، یعقوبی، س.م.، چیت سازان، م. 1393. مدیریت کاربری اراضی با ارزیابی آسیب­پذیری آبخوان در دشت خویس با استفاده از مدل‌های دراستیک و سینتکس به­منظور مدیریت کاربری اراضی (یادداشت فنی). مجله آب و فاضلاب، 27(3).
Abbasnia, A., Yousefi, N., Mahvi, A.H., Nabizadeh, R., Radfard, M., Yousefi, M., and Alimohammadi, M., 2019. Evaluation of groundwater quality using water quality index and its suitability for assessing water for drinking and irrigation purposes: Case study of Sistan and Baluchistan province (Iran). Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 25(4): 988-1005.
 Abdesselam, S., Halitim, A., Jan, A., Trolard, F., and Bourrié, G. 2013. Anthropogenic contamination of groundwater with nitrate in arid region: case study of southern Hodna (Algeria). Environmental Earth Sciences, 70: 2129-2141.
Aghazadeh, N., Mohaddam, A. and Kymiaee, A., 2008. Assessment of hydrochemical properties of underground water in Salmas and Its Suitability for Various Uses. Journal of Esfahan University, 3 (5): 79-98
Anornu, G., Gibrilla, A. and Adomako, D. 2017. Tracking nitrate sources in groundwater and associated health risk for rural communities in the White Volta River basin of Ghana using isotopic approach (δ15N, δ18ONO3 and 3H). Science of the total environment, 603: 687-698.
Arvidson, J.D. 2007. Relationship of forest thinning and selected water quality parameters in the Santa Fe Municipal Watershed, New Mexico.
Arumugam, K. and Elangovan, K. 2009. Hydrochemical characteristics and groundwater quality assessment in Tirupur region, Coimbatore district, Tamil Nadu, India. Environmental Geology, 58(7): 1509-1520.
Asgharai Moghaddam, A., Nadiri, A.A., and Sadeghi Aghdam, F. 2020. Investigation of hydrogeochemical characteristics of groundwater of Naqadeh plain aquifer and heavy metal pollution index (HPI). Scientific Quarterly Journal of Geosciences, 29(115): 97-110.
Berner, E.K., and Berner, R.A. 1987. The global water cycle: geochemistry and environment. Prentice-Hall, 397 p.
Barzegar, R., Moghaddam, A.A. and Tziritis, E. 2016. Assessing the hydrogeochemistry and water quality of the Aji-Chay River, northwest of Iran. Environmental earth sciences, 75(23): 1-15.
Bhat, M.A., Wani, S.A., Singh, V.K., Sahoo, J., Tomar, D. and Sanswal, R. 2018. An overview of the assessment of groundwater quality for irrigation. J Agric Sci Food Res, 9: 209.
Darkhor, S.M., and Shaban, M. 2018. Study of microbial and nitrate contamination in groundwater aquifers. Journal of Environmental Science Studies, 3(1): 607-618.
De Luna, M.D.G., Sioson, A.S., Choi, A.E.S., Abarca, R.R.M., Huang, Y.H., and Lu, M.C. 2020. Operating pH influences homogeneous calcium carbonate granulation in the frame of CO2 capture. Journal of Cleaner Production, 272, 122325.‏
Ebrahimi, M., Kazemi, H., Ehtashemi, M., and Rockaway, T. D. 2016. Assessment of groundwater quantity and quality and saltwater intrusion in the Damghan basin, Iran. Geochemistry, 76(2): 227-241.
Edition, F. 2011. Guidelines for drinking-water quality. WHO chronicle, 38(4): 8-104.
Egbueri, J.C., Mgbenu, C.N. and Chukwu, C.N. 2019. Investigating the hydrogeochemical processes and quality of water resources in Ojoto and environs using integrated classical methods. Modeling Earth Systems and Environment, 5(4): 1443-1461.
Gibbs, R.J. 1970. Mechanisms controlling world water chemistry. Science, 170(3962): 1088-1090.
Han, G., and Liu, C.Q. 2004. Water geochemistry controlled by carbonate dissolution: a study of the river waters draining karst-dominated terrain, Guizhou Province, China. Chemical Geology, 204(1-2): 1-21.
Hosseinimarandi, H., Mohammadnia, M., Rousta, M.J., and Hataf, B. 2013. Study the groundwater nitrate pollution in the Mian-Jungle region, Fasa, Iran. Iran-Water Resources Research, 8(3): 88-92.
Hounslow, A. 2018. Water quality data: analysis and interpretation. CRC press.
Howard, KWF., and Mulling, E. 1996. Hydrochemical analysis of groundwater flow and saline intrusion in the Clarendon basin. Jamaica Ground Water. 34(5): 801-810.
Ide, J.I., Haga, H., Chiwa, M., and Otsuki, K. 2008.Effects of antecedent rain history on particulate phosphorus loss from a small‌forested watershed of Japanese cypress (Chamaecyparis obtusa). Journal of Hydrology, 352(3-4): 322-335.
Imran, S.A., Dietz, J.D., Mutoti, G., Taylor, J.S. and Randall, A.A. 2005. Modified Larsons ratio incorporating temperature, water age, and electroneutrality effects on red water release. Journal of Environmental Engineering, 131(11): 1514-1520.
ISO, 1985. Water quality-sampling, Part 3: Guidance on the Preservation and Handling of Samples. International Organization for Standardization. ISO 5667-3.
Islam, M.A., Rahman, M.M., Bodrud-Doza, M., Muhib, M.I., Shammi, M., Zahid, A., Akter, Y. and Kurasaki, M. 2018. A study of groundwater irrigation water quality in south-central Bangladesh: a geo-statistical model approach using GIS and multivariate statistics. Acta Geochimica, 37(2): 193-214.
Kiipli, E., and Kiipli, T. 2013. Nitrogen isotopes in kukersite and black shale implying Ordovician-Silurian seawater redox conditions. Oil Shale, 30(1): 60.
Langmuir, D. 1997. Aqueous environmental geochemistry. New Jersey, USA, Prentice Hall, 562-589.
Owolabi, S.T., Madi, K., Kalumba, A.M., and Alemaw, B.F. 2020. Assessment of recession flow variability and the surficial lithology impact: a case study of Buffalo River catchment, Eastern Cape, South Africa. Environmental earth sciences, 79(8): 1-19.
Patrick, C. 2013. A case for corrosivity monitoring in canberra. In 7th Annual WIOA NSW Water Industry Operations Conference and Exhibition, Exhibition Park in Canberra (EPIC), Australia.
Richards, L.A. 1954. Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. US Department of Agriculture. Agricultural Handbook No. 60, Washington DC, 7-53.
Sajadi, Z., Kalantari, N., Charchi, A., and Mousavi, S. S. 2023. Investigating the hydraulic relationship of karst structures with hydrogeochemical and isotopic methods of water resources in Izeh region, north of Khuzestan province. Hydrogeology, 7(2): 121-142.
Saifelnasr, A., Bakheit, M., Kamal, K. and Lila, A. 2013. Calcium carbonate scale formation, prediction and treatment (case study gumry oilfield-pdoc). International Letters of Chemistry, Physics and Astronomy, 12, 47-58.
Schoeller, H. 1965. Qualitative evaluation of groundwater resources. Methods and techniques of groundwater investigations and development. UNESCO, 5483.
Shankar, B.S. 2014. Determination of scaling and corrosion tendencies of water through the use of Langelier and Ryznar indices. Scholars Journal of Engineering and Technology, 2(2): 123-27.
Shil, S., Singh, U.K. and Mehta, P. 2019. Water quality assessment of a tropical river using water quality index (WQI), multivariate statistical techniques and GIS. Applied Water Science, 9(7): 1-21.
Singh, K.K., Tewari, G. and Kumar, S. 2020. Evaluation of groundwater quality for suitability of irrigation purposes: a case study in the Udham Singh Nagar, Uttarakhand. Journal of Chemistry, 6924026
Stiff, H.A. 1951. The interpretation of chemical water analysis by means of patterns. Journal of petroleum technology, 3(10): 15-3.
Sundaray, S.K., Nayak, B.B. and Bhatta, D. 2009. Environmental studies on river water quality with reference to suitability for agricultural purposes: Mahanadi River estuarine system, India–a case study. Environmental monitoring and assessment, 155(1): 227-243.
Taki, S. 2019. Hydrogeochemical characteristics of springs around Ramsar with special attitude on their drinking quality.
Wakida, F.T. and Lerner, D.N. 2005. Non-agricultural sources of groundwater nitrate: a review and case study. Water research, 39(1):3-16.
WHO. 2004. Guidelines for drinking-water quality. World Health Organization, Vol. 1, Recommendations.
WHO. 2011. Guidelines for Drinking-Water Quality. World Health Organization, 216,.303-304.
Wick, K., Heumesser, C., and Schmid, E. 2012. Groundwater nitrate contamination: factors and indicators. Journal of environmental management, 111: 178-186.
Wilcox, L. 1955. Classification and use of irrigation waters. US Department of Agriculture. Circular 969, Washington DC.
Xing, L., Guo, H. and Zhan, Y. 2013. Groundwater hydrochemical characteristics and processes along flow paths in the North China Plain. Journal of Asian Earth Sciences, 70: 250-264.
Zhou, Y., Li, P., Xue, L., Dong, Z. and Li, D. 2020. Solute geochemistry and groundwater quality for drinking and irrigation purposes: a case study in Xinle City, North China. Geochemistry, 80(4): 125609.