آناليز كيفيت فيزيكي و شيميايي آب رودخانه‌هاي استان مازندران با استفاده از روش‌هاي چند متغيره آماري

Analysis of the physical and chemical quality of Mazandaran province (Iran) rivers using multivariate statistical methods

سابقه و هدف: از آن جا كه پايش كيفيت آب رودخانه‌ها و آگاهی از وضعيت سلامت آن‌ها در طول زمان و در نهايت شناسايی زون‌های آسيب پذير و كليدی، به عنوان يك گام اساسی در راستای توسعه پايدار و مديريت بهينه محيط محسوب می‌گردد، مطالعه حاضر با استفاده از روش‌های چند متغيره آماری برای آگاهی از وضعيت و تحليل اطلاعات موجود از كيفيت آب رودخانه‌های استان مازندران انجام شد. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه، از اطلاعات ماهانه پارامترهای كيفيت آب شامل TDS (Total dissolved solids)، EC (Electrical conductivity)، pH، -3NO، -43PO، -32CO، -3HCO، -42SO، +2Ca، +2Mg، K+، Na+، SAR (Sodium absorption rate)، درصد Na، Per.H (Permanent hardner) و Tem.H (Temporary hardner) در خلال سال‌های 91-1390 استفاده شد. از تحليل مؤلفه‌های اصلی، تحليل خوشه و در نهايت، نمايش مكانی تحليل‌های ذكر شده جهت ارايه بهتر نتايج بهره‌برداری شد. يافته‌ها: بسياری از پارامتر‌های اندازه‌گيری شده، دارای همپوشانی بودند و TDS، pH، -42SO، -3NO و -43PO به عنوان پارامتر‌های بهينه هستند كه در مجموع قادرند 94/96 درصد از تغييرات واريانس جامعه را توصيف نمايند. نتايج گروه‌بندی ايستگاه‌ها، كيفيت نسبی آب رودخانه‌ها در نواحی غربی استان را پايين‌تر نمايش داد و وضعيت نسبی برخی ايستگاه‌ها (شامل بليران، دوآب، پل مرگن، پل سفيد و كرچا) را بحرانی برآورده كرده است. استنتاج: تحليل‌‌های چند متغيره آماری قادر است حجم گسترده‌ای از داده‌ها را پردازش نمايد و به عنوان راهكاری كمی در مديريت كيفيت آب رودخانه‌های استان مطرح گردد. تعيين مهم‌ترين پارامتر‌های كيفيت آب منجر به كاهش هزينه‌ها و هدفدار نمودن پايش می‌شود و شناسايی نواحی همگن قادر است نقش به‌سزايی در مديريت يكپارچه زيست محيطی داشته باشد.

Background and purpose: Monitoring quality of rivers water and awareness of its health status over time and identifying vulnerable zones are considered as essential steps towards sustainable development and efficient management of the environment. This study used multivariate statistical methods for analyzing water quality and awareness of rivers state in the Mazandaran province, Iran. Materials and methods: The monthly data of the rivers water quality parameters including electrical conductivity (EC), pH, NO3-, PO43-, CO32-, HCO3-, SO42-, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, sodium absorption rate (SAR), Na%, permanent hardness (Per.H) and temporary hardness (Tem.H) during the 2011-2012 was collected. The principal components analysis, cluster analysis and spatial analysis were used to provide better results. Results: There were overlapped between many of the measured parameters. TDS, pH, SO42-, NO3-, and PO43- were optimization variables that could describe the water quality with 94.96% of variance. Results of grouped stations showed the relative quality of rivers water was lower in the western areas of the Mazandaran province. Relative situation of some stations including Baliran, Doab, Pol Mergen, Pol Sefid and Kercha was critical. Conclusion: Multivariate statistical analysis is able to process vast amounts of data, simultaneously. Determining important rivers water quality parameters can reduce costs and identification of homogeneous regions can play a significant role in integrated environmental management.