بررسی عامل های مؤثر بر تغییرات خورندگی و ترسیب در طول رودخانه گرگانرود، استان گلستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

سابقه و هدف: خورندگی و رسوب­گذاری آب فرآیندهای فیزیکوشیمیایی هستند که سبب کاهش مقدار جریان آب در لوله‌های انتقال آب، کاهش عمر مفید تأسیسات آبرسانی، افزایش مصرف انرژی برای انتقال آب و بروز برخی بیماری‌ها در مصرف‌کنندگان می‌گردد. پژوهش حاضر به ­منظور بررسی تمایل خوردگی و ترسیب در طول مسیر رودخانه گرگانرود یکی از مهمترین رودخانه‌های دشت گرگان از ارتفاعات البرز تا خلیج گرگان انجام شد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش از نتایج آنالیز 11 پارامتر فیزیکوشیمیایی (شامل: کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، بی‌کربنات، کلراید، سولفات، کل جامدات محلول، هدایت الکتریکی، دما و pH) رودخانه گرگانرود مربوط به چهار ایستگاه هیدرومتری (لزوره، ارازکوسه، قزاقلی و بصیرآباد) در یک دوره 10 ساله (1393 - 1383) استفاده شد. ابتدا تغییرات میانگین سالانه پارامترهای کیفی نمونه‌های آب در طول دوره آماری مربوط به ایستگاه‌های مورد مطالعه بررسی شد. سپس به‌­منظور بررسی هیدروشیمیایی رودخانه گرگانرود در ایستگاه‌های مورد مطالعه از دیاگرام‌های مثلثی استفاده شد. در مرحله بعد تغییرات میزان سختی آب به ­عنوان یک پارامتر کیفی مهم در بخش‌های صنعت، کشاورزی و شرب در طول رودخانه گرگانرود بررسی شد. برای پیش‌بینی و احتمال رسوب و یا انحلال برخی از کانی‌های کربناته (نظیر کلسیت، دولومیت) و تبخیری (نظیر انیدریت، ژیپس و هالیت) در طول مسیر حرکت رودخانه گرگانرود از سنجه‌های اشباع کانی‌های بیان شده استفاده شد. سپس روند تغییرات سنجه‌های خورندگی لانژلیه، رایزنر، پوکوریوس و لارسون - اسکلد، نسبت خوردگی و همچنین پتانسیل ترسیب کربنات کلسیم آب رودخانه گرگانرود در چهار ایستگاه‌ بررسی شد. در مرحله بعد با استفاده از آزمون آماری واریانس یکطرفه به بررسی سطح معناداری سنجه‌ها در ایستگاه‌های مورد مطالعه پرداخته شد. در نهایت ارتباط بین اندیس‌های اشباع کانی‌ها با سنجه‌های خورندگی، نسبت خوردگی و همچنین پتانسیل ترسیب کربنات کلسیم بررسی شد.
نتایج وبحث: براساس تجمع و الگوی پراکندگی نمونه‌ها در دیاگرام مثلثی، تیپ غالب آب در رودخانه گرگانرود در حاشیه ارتفاعات بیکربناته می‌باشد و با ورود به دشت و افزایش غلظت یون کلراید تمایل به رسیدن به بلوغ کامل یعنی تیپ کلروره سدیک دارد. نتایج حاصل از سختی در ایستگاه‌های مورد مطالعه نشان داد که در طول مسیر حرکت آب میزان این پارامتر افزایش می‌یابد. نتایج حاصل از برخی سنجه‌های اشباع مربوط به کانی‌های کربناته و تبخیری نشان داد که آب رودخانه در کل مسیر نسبت به کانی‌های کربناته بالا اشباع و نسبت به کانی‌های تبخیری تحت اشباع می‌باشد. براساس سنجه‌های رایزنر، پوکوریوس و لارسون - اسکولد آب تمایل به خورندگی دارد. اگرچه از حاشیه ارتفاعات تا خلیج گرگان میزان خاصیت رسوب­گذاری آب رودخانه گرگانرود افزایش می‌یابد. نتایج میزان پتاسیل ترسیب کربنات کلسیم و سنجه لانژلیه نشان داد که آب رودخانه گرگانرود در کل طول مسیر تمایل به رسوب­گذاری دارد. بررسی ارتباط بین اندیس‌های اشباع با سنجه‌های خوردگی و پتانسیل ترسیب، نشان از رابطه خطی بین سنجه‌ها کیفی و اندیس‌های اشباع دارد. نتایج حاصل از آزمون آماری نشان از وجود اختلاف معنادار سنجه‌های محاسبه شده در ایستگاه‌های مورد مطالعه دارد.
نتیجه‌گیری: اگرچه براساس نتایج هیدروشیمیایی، عامل اصلی کنترل کننده شیمی آب رودخانه گرگانرود واکنش آب - سنگ می‌باشد اما عامل­ هایی همچون نفوذ آب شور خلیج گرگان در قسمت‌های انتهایی رودخانه و ورود پساب‌های تصفیه نشده به آن در کل دشت گرگان سبب تکامل سریع هیدروشیمیایی رودخانه و رسیدن به تیپ کلروره سدیک شده‌ است. افزایش میزان پارامترهای فیزیکوشیمیایی در مسیر رودخانه افزون بر افزایش میزان سختی آب، موجب کاهش میزان خورندگی و افزایش میزان رسوب­گذاری آب شده ‌است. نتایج آماری نشان از ارتباط خطی واضح بین اندیس‌های اشباع و سنجه‌های خورندگی و ترسیب در آب دارد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the factors affecting corrosion and precipitation changes along Gorganroud River, Golestan Province

نویسندگان [English]

  • Mojtaba G. Mahmoodlu 1
  • Nader Jandaghi 1
  • Maryam Sayadi 2
1 Department of Rangeland and Watershed Management, Agriculture and Natural Resources Faculty, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran
2 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

Introduction:
Corrosion and precipitationare physicochemical processes that reduce the amount of water flow in water transfer pipes and the effective life of water supply facilities, increase the energy consumption for water transfer, and cause some diseases among consumers. The present study was conducted to investigate the corrosion tendency and precipitationalong the Gorganroud River from highlands to the Gorgan Gulf.
Material and methods:
In this study, the results of the analysis of 11 physicochemical parameters (Calcium, Magnesium, Sodium, Potassium, Bicarbonate, Sulfate, Chloride, total dissolved solids, electrical conductivity, temperature, and pH) of the Gorganroud River during a period of 10 years were used (2004-2014).First, the annual mean changes in the qualitative parameters of water samples during the statistical period of the studied stations were investigated. Then, triangular diagrams were used to assess the Gorganroud River hydrochemical at the studied stations. Next, changes in water hardness as an important qualitative parameter in the industrial, agricultural, and drinking sectors were investigated along the Gorganroud River. Saturation indices were used to predict and the probability of precipitation or dissolution of some carbonate minerals (such as calcite, dolomite) and evaporites (such as anhydrite, gypsum, and halite) along the Gorganrood River. Then, the trend of changes in Langelier, Ryznar, Puckorius, Larson-Skold corrosion indices, corrosion ratio, and the calcium carbonate precipitation potential of Gorganroud River at four stations was investigated. Next, a one-way ANOVA test was used to investigate the significance level of indices in the studied stations. Finally, the relationship between mineral saturation indices and corrosion indices was investigated.
 Results and discussion:
Based on the accumulation and distribution pattern of the samples in the triangular diagram, the dominant water type in the Gorganroud River is bicarbonate on the margin of heights, and as it enters the plain and the chloride ion concentration increases, it tends to reach full maturity, the sodium chloride type. Hardness increased along the water movement path. The results of saturation indices showed that the river’s water is supersaturated with carbonate minerals and undersaturated with evaporite minerals. Based on Ryznar, Puckorius and Larson-Skold indices, Gorganroud River water tends to cause corrosion. However, the precipitation rate increased from the margin of highlands to Gorgan Gulf. The results of the calcium carbonate precipitation potential and Langelier Index indicated that Gorganroud River tends to precipitation over the study area. Investigation of the relationship between saturation indices with corrosion indices and calcium carbonate precipitation potential showed linear relationships between qualitative indices and saturation indices. The results of the statistical test showed a significant difference between the calculated indices in the studied stations.
 Conclusion:
Although based on the hydrochemical results the main factor controlling water chemistry of the Gorganroud River was the water-rock reaction, factors such as saline water intrusion of Gorgan Gulf in the lower part of the river and inflow of untreated effluents into the river caused rapid hydrochemical evolution of the river and reached the sodium chloride type. Increasing the number of physicochemical parameters along the river path in addition to increasing the water hardness, has reduced corrosion and increased precipitation rate. Statistical results showed a clear linear relationship between saturation indices and corrosion and sequestration indices in water.
 
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surface waters
  • Physicochemical parameters
  • Corrosion
  • Qualitative and quantitative indices
Aksever, F., Karagüzel, R. and Mutlutürk, M., 2015. Evaluation of groundwater quality and contamination in drinking water basins: a case study of the Senirkent-Uluborlu basin (Isparta-Turkey). Journal of Environmental Earth Sciences. 73(3), 1281-1293.
Dargahi, A., Amirian, F., Naderi, M., Shokri, R. and Jamshidi, A., 2017. Assessment of scale formation and corrosion of drinking water supplies in dehloran (Iran) in 2014. Journal of Environmental Health Engineering. 4, 93-103.(in Persian with English abstract)
Clesceri, L.S., 2005. Standard method for the examination of water and wastewater. American Public Health Association. 15: 3635-42.
Ghshlaghi, A., Teimori, A., Forghani Tehrani, G. and Jafari, H., 2014. Environmental contamination of Gorganrood water and sediment in district of Gonbad-Kavoos City. Journal of Stratigraphy and Sedimentology Researches. 30(3), 81-94. (in Persian with English abstract)
Nazaryan, S. and Farid gigloo, B., 2015. Chemical quality survey and trends of water quality parameters at Nodeh Station of Gorganroud River, Golestan Province of Iran. Journal of Irrigation and Water Engineering. 5(3), 80-91.
Mahmoodlu, M.G., Heshmatpour, A., Jandaghi, N., Zare, A. and Mehrabi, H., 2018. Hydrogeochemical assessment of groundwater quality: Seyedan-Farooq Aquifer, Fars Province. Iranian journal of Ecohydrology. 5, 1241-1253.(in Persian with English abstract)
Larson, T.E. and Skold, R.V., 1958. Laboratory studies relating mineral quality of water to corrosion of steel and cast iron. Corrosion. 14, 43-46.
Liang, J., Deng, A., Xie, R., Gomez, M., Hu, J., Zhang, J., Ong, C.N. and Adin, A., 2013. Impact of elevated Ca2+/Mg2+ concentrations of reverse osmosis membrane desalinated seawater on the stability of water pipe materials. Journal of Water and Health. 12, 24-33.
Malakootian, M., Mobini, M., Sharife, I. and Haghighifrad, A., 2014. Evaluation of corrosion and scaling potential of wells drinking water and aqueducts in rural areas adjacent to Rafsanjan Fault in during October to December 2013. Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences. 13, 293-304.(in Persian with English abstract)
Mirzabeygi, M., Mahvi, A., Naji, M. and Aaabasnia, A., 2016. Evaluation of corrosion and scaling indices of drinking water in the villages of Khorasan Razavi province. Journal of Research in Environmental Health. 2, 60-70.(in Persian with Engish abstract)
Mudali, U.K. and Rai, B., 2008. Corrosion Science and Technology: Mechanism, Mitigation and Monitoring. Narosa Publishing House. Pp. 586.
Rajmohan, N. and Elango, L., 2004. Identification and evolution of hydrogeochemical processes in the groundwater environment in an area of the Palar and Cheyyar River Basins, Southern India. Environmental Geology. 46, 47-61.
Refait, P., Jeannin, M., Sabot, R., Antony, H. and Pineau, S., 2015. Corrosion and cathodic protection of carbon steel in the tidal zone: Products, mechanisms and kinetics. Corrosion Science. 90, 375-382.
Reyes, A., Letelier, M., Delaiglesia, R., Gonzalez, B. and Lagos, G., 2008. Microbiologically induced corrosion of copper pipes in low-pH water. International Biodeterioration and Biodegradation. 61, 135-141.
Shahmohammadi, S., Noori, A., Amini, A., Shahmoradi, B., Sobhan Ardakani, S., Lee, S.M. and Pawar, R., 2018. A study on corrosion and scaling potential of drinking water supply resources in rural areas of Sarvabad, West of Iran. Journal of Advances in Environmental Health Research. 6, 52-60.
Shams, M., Mohamadi, A. and Sajadi, S.A., 2012. Evaluation of corrosion and scaling potential of water in rural water supply distribution networks of Tabas, Iran. World Applied Sciences Journal. 17, 1484-89.
Strauss, S.D. and Puckorius, P.R. 1984. Cooling-water treatment for control of scaling, fouling, corrosion. Power. 128, S1-S24.
Świetlik, J., Raczyk-Stanislawiak, U., Piszora, P. and Nawrocki, J., 2012. Corrosion in drinking water pipes: The importance of green rusts. Water Research. 46, 1-10.
Tabandeh, L., Khorramabadi, G., Karami, A., Atafar, Z., Sharafi, H., Dargahi, A. and Amirian, F., 2016. Evaluation of heavy metal contamination and scaling and corrosion potential in drinking water resources in Nurabad city of Lorestan, Iran. International Journal of Pharmacy and Technology. 8, 13137-13154.
You, S.H., Tseng, D.H. and Guo, G.L., 2001. A case study on the wastewater reclamation and reuse in the semiconductor industry. Resources, Conservation and Recycling. 32, 73-81.