نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران

10.29252/envs.33366

چکیده

سابقه و هدف:
خورندگی و رسوبگذاری آب فرآیندهای فیزیکوشیمیایی هستند که باعث 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 بمنظور بررسی تمایل خوردگی و ترسیب در طول مسیر رودخانه گرگانرود یکی از مهترین 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 به‌ منظور بررسی هیدروشیمیایی رودخانه گرگانرود در ایستگاه‌های مورد مطالعه از دیاگرام‌های مثلثی استفاده شد. در مرحله بعد تغییرات میزان سختی آب بعنوان یک پارامتر کیفی مهم در بخش‌های صنعت، کشاورزی و شرب در طول رودخانه گرگانرود بررسی شد. جهت 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 شاخص‌های اشباع کانی‌های مذکور استفاده شد. سپس روند تغییرات شاخص‌های 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 شاخص‌ها در ایستگاه‌های مورد مطالعه پرداخته شد. در نهایت ارتباط بین اندیس‌های اشباع کانی‌ها با شاخص‌های خورندگی، نسبت خوردگی و همچنین پتانسیل ترسیب کربنات کلسیم بررسی شد.
 نتایج و بحث:
نتایج حاصل از مطالعه هیدروشیمیایی رودخانه گرگانرود نشان داد  که غلظت اکثر پارامترهای فیزیکوشیمیایی در طول مسیر حرکت آب از بالادست به سمت خروجی افزایش می‌یابد. 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. همچنین تغییرات پارامتر مذکور رابطه کاملا خطی با کل جامدات محلول در آب رودخانه گرگانرود دارد. نتایج حاصل از برخی شاخص‌های اشباع مربوط به کانی‌های کربناته و تبخیری نشان داد که آب رودخانه در کل مسیر نسبت به کانی‌های کربناته فوق اشباع و نسبت به کانی‌های تبخیری تحت اشباع می‌باشد. براساس شاخص‌های 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 شاخص لانژلیه نشان داد که آب رودخانه گرگانرود در کل طول مسیر تمایل به رسوبگذاری دارد. بررسی ارتباط بین اندیس‌های اشباع با شاخص‌های خوردگی و پتانسیل ترسیب نشان از رابطه خطی بین شاخص‌ها کیفی و اندیس‌های اشباع دارد. اگرچه شاخص لارسون-اسکلد نسبت به سه شاخص کیفی دیگر از همبستگی کمتری برخوردار است. نتایج حاصل از آزمون آماری نشان از وجود اختلاف معنادار شاخص‌های محاسبه شده در ایستگاه‌های مورد مطالعه دارد.
نتیجه‌گیری:
اگرچه براساس نتایج هیدروشیمیایی عامل اصلی کنترل کنند شیمی آب رودخانه گرگانرود واکنش آب- سنگ می‌باشد اما عواملی همچون نفوذ آب شور خلیج گرگان در قسمت‌های انتهایی رودخانه و ورود پساب‌های تصفیه نشده به آن در کل دشت باعث تکامل سریع هیدروشیمیایی رودخانه و رسیدن به تیپ کلروره سدیک شده‌است. افزایش میزان پارامترهای فیزیکوشیمیایی در مسیر رودخانه علاوه بر افزایش میزان سختی آب، باعث کاهش میزان خورندگی و افزایش میزان رسوبگذاری آب شده‌است. نتایج آماری نشان از ارتباط خطی واضح بین اندیس‌های اشباع و شاخص‌های خورندگی و ترسیب در آب دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Corrosion and precipitation changes along Gorganroud river, Golestan Province

نویسندگان [English]

  • Mojtaba G. Mahmoodlu
  • Nader Jandaghi
  • Maryam Sayadi

Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran

چکیده [English]

Introduction:
Corrosion and precipitation are physicochemical processes that reduce the amount of the 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 precipitation along the Gorganroud River from the highlands to the Gorgan Golf.
Material and methods:
In this study, the results of 11 physicochemical parameters analysis (Calcium, Magnesium, Sodium, Potassium, Bicarbonate, Sulfate, Chloride, Total dissolve solids, Electrical Conductivity, Temperature, pH) of Gorganroud River during a period of 10 years were used (2004-2014).First, the annual mean changes of the qualitative parameters of water samples during the statistical period of the studied stations were investigated. Then, triangular diagrams were used to assess Gorganroud River hydrochemical at the studied stations. Next, changes in water hardness as an important qualitative parameter in the industrial, agricultural and drinking sectors along the Gorganroud River were investigated. Saturation indices were used to predict and probability of precipitation or dissolution of some carbonate minerals (such as calcite, dolomite) and evaporite (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 were investigated. Next, 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:
Hydrochemical study results of Gorganroud River showed that the concentration of most physicochemical parameters increases as the water moves from upstream to outlet. 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. The results of hardness in the studied stations showed that this parameter increases along the water movement path. Also, mentioned parameter changes shows a linear relationship with the total solids dissolve in Gorganroud River. The results of saturation indices showed that the river water is supersaturated with carbonate minerals and undersaturated with evaporite minerals. Based on Ryznar, Puckorius and Larson-Skold indices, Gorganroud River water has tendency to corrosion. However, precipitation rate increases from margin of highlands to Gorgan Golf. The results of the calcium carbonate precipitation potential and Langelier index indicate that Gorganroud River has tendency to precipitation over the study area. Investigation of the relationship between saturation indices with corrosion indices and calcium carbonate precipitation potential shows linear relationships between qualitative indices and saturation indices. However, the Larsson-Skold index is less correlated than the other three qualitative 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 is the water-rock reaction, but 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 amount of physicochemical parameters along the river path in addition to increasing the water hardness, has reduced corrosion and increased precipitation rate. Statistical results show a clear linear relationship between saturation indices and corrosion and sequestration indices in water.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surface waters
  • Physicochemical parameters
  • Corrosion
  • Precipitation
  • Qualitative and quantitative indices