تحقیقات آب و خاک ایران

تحقیقات آب و خاک ایران

ارزیابی مکانی و زمانی کیفیت آب رودخانه گرگانرود با استفاده از تلفیق شاخص‌های کیفی و رویکردهای آماری چندمتغیره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده عمران، آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهیدبهشتی، تهران، ایران.
2 استادیار دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست دانشگاه شهید بهشتی
3 گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده عمران،آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
10.22059/ijswr.2026.419891.670191
چکیده
ارزیابی مکانی و زمانی کیفیت آب رودخانه گرگانرود (استان گلستان)، به عنوان یکی از حیاتی‌ترین سیستم‌های هیدرولوژیکی در شمال ایران، به صورت جامع در ۱۴ ایستگاه نمونه‌برداری طی چهار فصل مجزا انجام شد. برای ارزیابی دقیق کیفیت آب، ۱۲ پارامتر فیزیکی، شیمیایی و میکروبیولوژیکی شامل دما، اکسیژن محلول (DO) ، اکسیژن بیوشیمیایی مورد نیاز(BOD5)، اکسیژن شیمیایی مورد نیاز(COD)، نیترات، فسفات، هدایت الکتریکی(EC)، کل مواد محلول(TDS) ، کدورت، pH، آمونیوم و کلی‌فرم‌های مدفوعی اندازه‌گیری شدند. داده‌های آزمایشگاهی با استفاده از سه شاخص استاندارد، یعنی شاخص کیفیت آب سطحی ایران(IRWQIsc)، شاخص کیفیت آب بنیاد ملی بهداشت(NSFWQI) و شاخص کیفیت آب شورای وزیران محیط زیست کانادا (CCMEWQI) مورد تجزیه‌و تحلیل قرار گرفتند. علاوه بر این، روش‌های پیشرفته آماری چندمتغیره شامل ماتریس همبستگی پیرسون، تحلیل مؤلفه‌های اصلی(PCA) و تحلیل خوشه‌ای سلسله‌مراتبی(HCA) برای شناسایی منابع آلاینده و کاهش ابعاد داده‌ها به کار گرفته شدند. نتایج نشان داد که کیفیت آب رودخانه به شدت تحت تأثیر تغییرات فصلی و فعالیت‌های انسان‌زاد، مانند تخلیه فاضلاب شهری و رواناب‌های کشاورزی است. فصول گرم با کاهش شدید اکسیژن محلول و غلبه آلودگی‌های نقطه‌ای مواجه هستند، در حالی که در فصول سرد و بارانی، رواناب‌های سطحی نقش عمده‌ای در افزایش کدورت و مواد معلق ایفا می‌کنند. ارزیابی شاخص‌های کیفی نشان داد که کیفیت کلی آب در کلاس‌های متوسط تا ضعیف قرار دارد و به دلیل غلظت بالای مواد مغذی و اوتروفیکاسیون، در برخی ایستگاه‌ها با چالش‌های زیست‌محیطی جدی مواجه است که ضرورت فوری مدیریت پویا و کنترل آلودگی را برجسته می‌سازد. نتایج نشان داد که کیفیت آب رودخانه به‌شدت تابع تغییرات فصلی و فعالیت‌های آنتروپوژنیک است. فصول گرم سال با افت شدید اکسیژن محلول و غلبه منابع آلودگی نقطه‌ای مواجه‌اند، در حالی که در فصول سرد و بارانی، رواناب‌های سطحی نقش مسلط را در افزایش کدورت و مواد معلق ایفا می‌کنند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Spatial and Temporal Assessment of Gorganrud River Water Quality Using an Integration of Water Quality Indices and Multivariate Statistical Approaches

نویسندگان English

Sam Sadeghi 1
Ali Moridi 2
Ali Laki 3
Reza Khalili 1
1 Department of Environmental Engineering, Faculty of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
2 Civil, Water and Environmental Engineering Faculty, Shahid Beheshti University
3 Department of Environmental Engineering, Faculty of Civil, Water, and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده English

Spatial and temporal assessment of water quality in the Gorganrud River (Golestan Province), one of the most critical hydrological systems in northern Iran, was comprehensively conducted across 14 sampling stations over four distinct seasons. To precisely evaluate water quality, 12 physical, chemical, and microbiological parameters—including temperature, dissolved oxygen (DO), Biochemical Oxygen Demand (BOD5), Chemical Oxygen Demand (COD), nitrate, phosphate, electrical conductivity (EC), Total Dissolved Solid (TDS), turbidity, pH, ammonium, and fecal coliform (FC)—were measured. Laboratory data were analyzed using three standard indices, namely Iranian Water Quality Index for surface water (IRWQIsc), National Sanitation Foundation Water Quality Index (NSFWQI), and Canadian Council of Ministers of the Environment Water Quality Index (CCMEWQI). Additionally, advanced multivariate statistical methods, including Pearson correlation matrix, Principal Component Analysis (PCA), and Hierarchical Cluster Analysis (HCA), were applied for pollutant source identification and data dimensionality reduction.

Results indicated that river water quality is strongly governed by seasonal variations and anthropogenic activities, such as municipal wastewater discharge and agricultural runoff. Warm seasons experience severe dissolved oxygen depletion and the dominance of point-source pollution, whereas during cold and rainy seasons, surface runoff plays a dominant role in increasing turbidity and suspended solids. Evaluation of quality indices showed that the overall water quality falls within moderate to poor classes, facing serious environmental challenges at certain stations due to high nutrient concentrations and eutrophication, highlighting the urgent necessity for dynamic management and pollution control.

کلیدواژه‌ها English

Water Quality
Gorganrud River
Water Quality Indices
Multivariate Statistical Analysis
Source Apportionment