فهرست مطالب

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و چهارم شماره 11 (پیاپی 95، بهمن 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • هادی رمضانی اعتدالی*، سکینه کوهی، زهرا پرتوی صفحات 1609-1625
    با توجه به اهمیت شناخت تاثیرات ناشی از تغییرات اقلیمی در بخش های مختلف، همچنین ادغام مدل های GCMs و توسعه مدل اقلیمی چندگانه (ECM)، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی کارایی مدل های اقلیمی گزارش پنجم تغییر اقلیم (CMIP5) در شبیه سازی تغییرات متغیرهای جوی موثر بر پتانسیل استحصال آب از رطوبت هوا شامل میانگین دمای هوا، سرعت باد و رطوبت هوا و همچنین مقدار آب قابل استحصال از رطوبت هوا انجام گرفت. همچنین کارایی الگوریتم بهینه سازی در توسعه مدل اقلیمی چندگانه از دیگر اهداف مهم این پژوهش به شمار می رود. لازم بذکر است که در تحقیق حاضر از داده-های 16 ایستگاه سینوپتیک در محدوده شمال، شمال غرب ایران طی دوره آماری 2005-1991 استفاده شده است. براساس نتایج این پژوهش عملکرد مدل های اقلیمی به صورت منفرد در شبیه سازی تغییرات سرعت باد و رطوبت نسبی هوا ضعیف ارزیابی می شود. درحالیکه کاربرد روش بهینه سازی ضرایب منجر به کاهش میزان خطا و اریبی خروجی های اقلیمی در تخمین سرعت باد و رطوبت نسبی هوا شده است. علاوه بر این، بررسی کارایی مدل های اقلیمی در تخمین مقدار آب قابل استحصال حاکی از عملکرد قابل قبول مدل اقلیمی چندگانه در شبیه سازی تغییرات مقدار آب قابل استحصال از رطوبت هوا می-باشد. بطورکلی نتایج نشان داد که ایستگاه های منجیل و بندرانزلی مستعدترین منطقه برای اجرای طرح های استحصال آب از رطوبت هوا می باشند، درمقابل ایستگاه های اراک و همدان از کمترین پتانسیل برای استحصال آب برخوردار می باشند، براساس نتایج، متوسط آب قابل استحصال از رطوبت هوا در فصل تابستان برای ایستگاه های فوق 56/1 و 78/1 لیتر در روز در متر مربع برآورد شده است. همچنین بررسی تغییرات فصلی پتانسیل استحصال آب از رطوبت نشان داد که پتانسیل استحصالی آب از رطوبت هوا در فصل تابستان بیشتر از سایر فصل ها می باشد، بنابراین ضروری است که مدیریت منابع آب و کشاورزی، برنامه ریزی و اقدامات جدی به منظور استفاده از این منبع آبی برای کاربرد در بخش های کشاورزی، آبیاری فضای سبز و حتی در صورت کفایت از نظر کمی و کیفی برای تامین بخشی از نیاز شرب صورت پذیرد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، متغیرهای جوی، CORDEX، منابع آب نامتعارف
  • امیرمحمد سعادت، مهدی مظاهری* صفحات 1627-1646

    افزایش نگرانی های زیست محیطی در سال های اخیر، توسعه مدل های رایانه ای را که پراکندگی آلاینده ها در سیستم های آب طبیعی را پیش بینی می کنند، به یک ضرورت مطلق تبدیل کرده است. جذابیت اصلی این گونه مدل ها برخلاف مدل های فیزیکی، کم هزینه بودن و سهولت سازگاری با شرایط جدید است. به منظور حل معادله انتقال آلودگی در رودخانه به صورت مستقیم و معکوس از طرح حافظ گروه بهره گرفته شده است. ازآنجاکه شبیه سازی هر چه سریع تر تابع شدت آلاینده بسیار حایز اهمیت است، پیدا کردن روشی که بتواند این مهم را محقق کند از اهمیت زیادی برخوردار است. حل معادله انتقال آلودگی با یک گام زمانی با استفاده از طرح حافظ گروه باعث کاهش زمان محاسبات و صرفه جویی در زمان و هزینه می شود. طرح حافظ گروه به عنوان روشی جهت حل مسایل بسیار پیچیده است. در این پژوهش از این روش برای حل معادله یک بعدی جابه جایی-پراکندگی با ضرایب متغیر، بهره گرفته شده است. اساس این روش، حل سیستم های دینامیکی در گام های زمان مثبت و منفی و به دست آوردن یک معادله کلی جهت حل معادلات دیفرانسیل معمولی به صورت تک مرحله ای است. در این پژوهش سه مثال جهت نشان دادن عملکرد حل تک مرحله ای طرح مستقیم و معکوس حافظ گروه ارایه شده است. ابتدا با استفاده از حل مستقیم مقدار غلظت آلاینده در رودخانه با ضرایب متغیر محاسبه شده است. در گام بعد با دو مثال مختلف با استفاده از طرح معکوس حافظ گروه به شبیه سازی تابع شدت آلاینده در زمان ابتدایی پرداخته می شود و پس از شبیه سازی، دقت حل تک مرحله ای و چند مرحله ای با استفاده از شاخص های آماری مورد ارزیابی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: تشخیص منابع آلاینده، حل عددی، روش معکوس، طرح حافظ گروه تک مرحله ای، معادله جابه جایی- پراکندگی
  • امیر جهانی*، علی رئیسی استبرق، محمد جهانی، غلامعلی وکیلی صفحات 1647-1665
    در این کار تحقیقاتی امکان بهسازی یک خاک رس از نوع CL آلوده به محلول گلیسرول با استفاده از سرباره دانه ای کوره ذوب آهن (GGBS) و GGBS فعال شده با اکسیدمنیزیم (MgO) و همچنین GGBS فعال شده با مخلوط MgO و سیمان مورد مطالعه قرار گرفت. خاک آلوده به طور مصنوعی با افزودن درصدهای وزنی 4، 8 و 12 از محلول 50 درصد گلیسرول تهیه گردید. مخلوط های مواد افزودنی یادشده با درصدهای وزنی 5، 10 و 15 به خاک آلوده به گلیسرول اضافه و مخلوط گردید و سپس آزمایش های حدود اتربرگ، تراکم استاندارد، مقاومت تک محوری و SEM روی نمونه های مذکور انجام شد. مقاومت نهایی و E50 نمونه ها در زمان های عمل آوری 7، 14 و 28 روزه تعیین گردید. نتایج نشان داد که تغییرات در مقادیر نتایج حدود اتربرگ و پارامتر های تراکمی تابع درصد آلاینده و مواد افزودنی است و همچنین مقادیر مقاومت نهایی و E50 نیز برای درصد ثابت آلاینده و مواد افزودنی، تاثیرپذیر از زمان عمل آوری است. علاوه بر این مقایسه نتایج نشان داد که فعال سازی GGBS با اضافه کردن MgO و یا مخلوط MgO و سیمان، در نهایت منجر به بهبود عملکرد آن در افزایش مقاومت فشاری و افزایش E50 نمونه های خاک آلوده، می گردد. نتایج SEM نیز آشکار کرد که بهسازی خاک در نتیجه واکنش های شیمیایی است که بین ذرات خاک و مواد افزودنی صورت می پذیرد.
    کلیدواژگان: اکسیدمنیزیم، خاک رس، سرباره دانه ای کوره ذوب آهن، سرباره فعال شده، گلیسرول
  • مهرزاد صدیق، مریم خلیلی راد*، نسرین قربان زاده صفحات 1667-1680
    در اراضی شالیزاری چرخه های غرقاب و زهکشی ویژگی های خاک را تحت تاثیر قرار داده و نقش مهمی در فراهمی کادمیوم ایفا می کنند. در این پژوهش اثر بیوچار (B)، هماتیت (H) و کاربرد هم زمان آنها (HB) در یک خاک آلوده به کادمیوم بر تغییرات pH، Eh و کادمیوم قابل عصاره گیری با کلسیم کلرید در طول یک دوره غرقاب و زهکشی بررسی شد. همچنین بخش بندی کادمیوم در پایان دوره انکوباسیون در خاک های تیمار شده مطالعه شد. در تمامی تیمارها در طول دوره غرقاب، pH افزایش و با شروع زهکشی کاهش یافت. با شروع غرقاب Eh کاهش یافت و در دوره زهکشی روند افزایشی داشت. کادمیوم قابل عصاره گیری با کلسیم کلرید در طول غرقاب روند کاهشی داشت و با شروع زهکشی با شیب ملایمی افزایش و سپس تا پایان دوره زهکشی روند کاهشی نشان داد. اعمال تیمارهای B، H و HB غلظت کادمیوم را در پایان دوره غرقاب به ترتیب 8/16، 5/20 و 7/25 درصد در مقایسه با تیمار شاهد کاهش دادند. همچنین این کاهش در مقایسه با تیمار شاهد در پایان دوره زهکشی به ترتیب 2/18، 1/23 و 2/28 درصد بود. تیمار HB فراهمی کادمیوم را با کاهش سهم کادمیوم در بخش محلول و تبادلی و افزایش سهم آن در بخش های آلی و اکسیدهای آهن و منگنز کاهش داد. نتایج نشان داد که اعمال تیمارهای اصلاحی می تواند سبب کاهش فراهمی کادمیوم در اراضی شالیزاری و کاهش جذب آن توسط گیاه شود.
    کلیدواژگان: اکسید آهن، بخش بندی، پتانسیل ریداکس، زهکشی، غرقاب
  • بهروز صالحی اسکندری*، رضا حسامی صفحات 1681-1695
    پژوهش حاضر به منظور بررسی میزان سرب در خاک های معدن سرب و رویشگاه تنگ دوزان و مقایسه صفات رویشی و انباشت سرب جمعیت فلزدوست و غیرفلزدوست Marrubium cuneatum  در سال 1397 در دانشگاه اصفهان انجام شد. گیاهان هر دو جمعیت به محیط های هیدروپونیک منتقل شدند و به مدت 14 روز در معرض تیمارهای مختلف سرب قرار گرفتند. نتایج نشان داد بالاترین میزان سرب موجود در خاک های اطراف معدن (1968 میلی گرم در کیلوگرم)، بیش از 72 برابر میانگین جهانی است. صفات رویشی با افزایش غلظت سرب در هر دو جمعیت کاهش یافت اما همواره میزان این کاهش، در جمعیت فلزدوست کمتر بود بطوری که در تیمار 200 میلی گرم در لیتر سرب، محتوای نسبی آب و وزن تر اندام های هوایی به ترتیب در جمعیت فلزدوست 9/13 و 3/32 درصد ولی در جمعیت غیرفلزدوست 7/29 و 9/84 درصد نسبت به گروه شاهد هر جمعیت کاهش داشت. تجمع سرب در اندام های هوایی و ریشه هر دو جمعیت با افزایش غلظت سرب در محیط افزایش داشت و در تیمارهای بالای سرب همواره میزان این تجمع در جمعیت فلزدوست بیشتر بود. به طور ی که غلظت سرب در ریشه و اندام های هوایی آن در بالاترین سطح سرب در ریشه و اندام های هوایی هر گیاه جمعیت فلزدوست 2/15 و 9/0 میلی گرم بود که به ترتیب 1/3 و 6/3 برابر جمعیت غیرفلزدوست بود. میزان تجمع سرب در ریشه هر دو جمعیت در تمام تیمارها بیش از 15 برابر تجمع آن در ساقه است. جمعیت فلزدوست با داشتن سیستم دفاعی کارآمد، در شرایط انباشت بیشتر سرب می تواند رشد کرده و نسبت اندام های هوایی به ریشه را افزایش دهد بنابراین می توان از آن برای گیاه پالایی بهره برد.
    کلیدواژگان: انباشت، رشد، خاک های معدن، گیاه پالایی، میزان انتقال
  • مریم اوسط*، شاهرخ فاتحی، زینب زین الدینی صفحات 1697-1714

    نقشه برداری رقومی خاک با برقراری روابط کمی میان متغیرهای محیطی و کلاس ها یا ویژگی های خاک قادر به پیش بینی مکانی ویژگی موردنظر است. در این پژوهش از الگوریتم های شبکه عصبی مصنوعی، درخت تصمیم، رگرسیون لاجستیک چند جمله ای و جنگل تصادفی برای پیش بینی نقشه خاک اراضی پایاب سد آزاد شهر سنندج با وسعت حدود 3/2178 هکتار استفاده شد. در سال 1396 تعداد 84 خاک رخ با الگوی تصادفی در منطقه مطالعاتی حفر، تشریح و نمونه برداری گردید. بر اساس ویژگی های ریخت شناختی و داده های آزمایشگاهی هر یک از خاکرخ ها تا سطح خانواده رده بندی شدند. بر اساس سیستم رده بندی جامع آمریکایی، دو رده اینسپتی سول و انتی سول، دو زیر رده، سه گروه بزرگ و پنج زیرگروه و خانواده مشاهده شد. برای محاسبه متغیرهای پیش بینی کننده، از مدل رقومی ارتفاع با قدرت تفکیک 10 متر و تصویر ماهواره سنتیل 2-B استفاده شد. برای بررسی صحت پیش بینی مدل ها از صحت عمومی نقشه، شاخص کاپا و درجه برابر استفاده شد که بهترین نتایج (به ترتیب 65/0، 53/0 و 16/0) برای الگوریتم شبکه عصبی مصنوعی به دست آمد. ضعیف ترین پیش بینی مربوط به مدل درخت تصمیم با صحت عمومی 38/0، شاخص کاپای 22/0 و درجه برابر 87/0 بود.

    کلیدواژگان: شبکه عصبی مصنوعی، درخت تصمیم، رگرسیون لاجستیک، جنگل تصادفی
  • ناصر عسکربیوکی، احمد شرافتی*، حمید کاردان مقدم صفحات 1715-1732

    امروزه فعالیت های بشری یکی از مهم ترین چالش ها در مسایل مرتبط با کیفیت منابع آب است که در حال حاضر یکی از تهدیدهای مدیریت در بخش بهره برداری بشمار می رود. این موضوع ضرورت شناسایی و ارزیابی منابع آب را از دیدگاه های مختلف خواهد داشت که یکی از این رویکردها، آسیب پذیری منابع آب است. این مطالعه به ارزیابی آسیب پذیری منابع آب با تلفیق دو شاخص آسیب پذیری DRASTIC در بخش آبخوان و شاخص آسیب پذیری WRASTIC در بخش ارتفاعات منطقه آستانه-کوچصفهان می پردازد. در این مطالعه پس از ارزیابی آسیب پذیری با شاخص های مربوطه از دو روش آنتروپی و تحلیل سلسله مراتبی برای واسنجی براساس حداکثرسازی همبستگی با غلظت نیترات انجام گرفت. بررسی نتایج نشان داد که بیشترین اهمیت در هر دو شاخص بر اساس وزن های واسنجی شده شامل کاربری صنعتی در شاخص WRASTIC  و عمق آب زیرزمینی در شاخص DRASTIC است. بررسی نتایج واسنجی نشان داد که میزان همبستگی نیترات با شاخص آسیب پذیری DRASTIC با روش AHP مقدار 61/0 و شاخص WRASTIC با روش شانون آنتروپی مقدار 58/0 بدست آمد. همچنین نتایج واسنجی نشان داد که شاخص WRASTIC بین مقادیر 17 تا 46 و شاخص DRASTIC  بین 119 تا 180 متغیر است. براساس نتایج تلفیقی در بخش غربی و شرقی ارتفاعات، میزان آسیب پذیری با استفاده از شاخص WRASTIC  کمتر و در بخش غربی آبخوان نسبت به بخش شرقی آسیب پذیری بالاتری وجود دارد.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری، شاخص DRASTIC، شاخص WRASTIC، واسنجی
  • صادق پرتانی*، انیسه رشیدی، هادی جراحی، علی جعفری، امین ارژنگی صفحات 1733-1757

    در این مطالعه غلظت فلزات سنگین در آب و رسوبات در چهار ایستگاه تالاب چابهار بررسی شد. از شاخص خطر اکولوژیکی (RI)، شاخص بار آلودگی (PLI)  و شاخص انباشت زمین (Igeo) برای ارزیابی خطر اکولوژیکی فلزات سنگین در محیط رسوب استفاده شد. برای ارزیابی خطر این فلزات برای سلامت انسان، از شاخص خطر (HI) برای دو گروه سنی بزرگسالان و خردسالان استفاده شد. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار شاخص ریسک اکولوژیکی در ایستگاه 4 با مقدار 73/38 و کمترین مقدار در ایستگاه 1 با مقدار 21/36 رخ داده است. مقادیر RI محاسبه شده برای همه ایستگاه ها کمتر از 150 بود که نشان دهنده این است که آنها در محدوده کم خطر قرار دارند. بیشترین مقدار شاخص بار آلودگی نیز در ایستگاه 4 با مقدار 59/0 رخ داد که نشان می دهد رسوبات هر چهار ایستگاه آلوده نبوده-اند. اما مقادیر Igeo کمتر از صفر بود که نشان می دهد رسوبات مورد مطالعه در محدوده غیرآلوده قرار دارند. فقط ایستگاه 4 دارای Igeo بیشتر از صفر و کمتر از 1 برای کروم بود که در محدوده غیر آلوده تا متوسط به این فلز قرار دارد. همچنین مقادیر شاخص ریسک برای خردسالان و بزرگسالان در هر ایستگاه محاسبه شد. بیشترین مقدار برای خردسالان و بزرگسالان در ایستگاه 4 به ترتیب با مقادیر 89/0 و 59/0 رخ داد. اگرچه مقادیر HI کمتر از 1 می باشد، خردسالان بیشتر از بزرگسالان در معرض خطر این فلزات هستند. این نتایج برای خردسالان که قشر آسیب پذیر جامعه هستند بسیار نگران کننده است

    کلیدواژگان: ریسک اکولوژیکی، شاخص بارآلودگی، شاخص زمین انباشت، شاخص خطرسلامتی، فلزات سنگین
  • سیده رقیه کریمی، علی حیدر نصرالهی*، معین ایرانشاهی صفحات 1759-1777

    تغییر اقلیم پدیده‎ای تاثیرگذار بر بسیاری از فرایندهای طبیعی از جمله چرخه ی هیدرولوژی است. تبخیر-تعرق نیز یکی از بخش های مهم در چرخه ی هیدرولوژی محسوب می‎شود که در مدیریت منابع آب و برنامه ریزی کشاورزی اهمیت بسزایی دارد. با توجه به اینکه برآورد تبخیر - تعرق همواره با عدم‎ قطعیت‎هایی همراه است لذا در این پژوهش اثرات تغییر اقلیمی بر روند تبخیر - تعرق مرجع در ایستگاه خرم‎آباد واقع در استان لرستان، با استفاده از سناریوهای SSP1-2.6 ، SSP2-4.5، SSP3-7.0 و SSP5-8.5 طبق گزارش ششم (AR6)، در سه دوره زمانی آینده نزدیک (2023-2048)، میانی (2049-2074) و دور (2075-2100) مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور میزان تبخیر - تعرق مرجع برای دوره پایه و دوره های آتی با استفاده از روش هارگریوز محاسبه گردید. روش هارگریوز سامانی روش ساده‎ای است که به وسیله فایو در شرایطی که استفاده از روش پنمن مونتیث فایو امکان پذیر نیست توصیه شده است. در این روش، برآورد تبخیر تعرق مرجع براساس میانگین، حداقل و حداکثر دمای هوا و تابش فرازمینی می باشد که اطلاعات مورد نیاز آن در اکثر ایستگاه‎های هواشناسی وجود دارد. نتایج حاصل نشان داد که به طور متوسط دمای حداکثر در ایستگاه خرم آباد تا سال 2100 میلادی بین 26/0 تا 3/6 درجه سانتی گراد افزایش و دمای حداقل نیز بین 32/0 تا 9/4 درجه سانتی گراد افزایش نسبت به دوره پایه (1988-2014) خواهد داشت. همچنین مقدار متوسط تبخیر - تعرق مرجع در تمامی دوره‎ها نسبت به دوره پایه مشاهداتی افزایش می یابد. مقدارتبخیر - تعرق مرجع در آینده نزدیک بین 69/4 تا 82/4، آینده میانی بین 7/4 تا 94/4 و آینده دور بین 72/4 تا 04/5 (میلی‎متر در روز) متغیر خواهد بود.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، تبخیر و تعرق مرجع، گزارش ششم، هارگریوز
  • میثم چراغی، کریم شهبازی*، ارژنگ فتحی گردلیدانی، کامبیز بازرگان، مصطفی مارزی، کبرا سادات هاشمی نسب زواره، مهدی بهشتی صفحات 1779-1820

    برای انجام این پژوهش 110 مطالعه منتشر شده در زمینه پایش غلظت نیترات در محصولات کشاورزی تولید شده در ایران که تا پایان سال 1401 منتشر شده بودند، جمع آوری گردید. این مطالعات ابتدا از نظر متدولوژی و کنترل کیفیت و تضمین کیفیت نتایج ارزیابی و با شاخص های یک مطالعه استاندارد مقایسه شدند. نتایج ارزیابی متدلوژی مطالعات نشان داد که تنها در 3/27 درصد از مطالعات روش نمونه برداری، نگهداری و انتقال نمونه ها، در 5/15 درصد از مطالعات روش آماده سازی و عصاره گیری و در 30 درصد از مطالعات روش اندازه گیری منطبق بر روش های استاندارد انجام شده است. ارزیابی کنترل کیفی مطالعات نشان داد که تنها در 9/20 درصد از مطالعات برخی از شاخص های کنترل و تضمین کیفیت نتایج مورد ارزیابی قرار گرفته است. ارزیابی غلظت نیترات در محصولات نشان داد که میانگین وزنی غلظت نیترات در سیب زمینی 7/98، خیار 9/120، گوجه فرنگی 7/40، پیاز 6/39، هندوانه 9/19، خربزه 9/62، هویج 1/151، بادمجان 2/235، انواع فلفل 329، سایر سبزیجات غده ای و ریشه ای 4/542، کاهو 7/907، اسفناج 4/995، کرفس 4/1093، حبوبات تازه خوری 7/37، جعفری 5/596، انواع کلم 7/414، سایر سبزیجات برگی 6/635، سیب درختی 4/32 و پرتقال 2/37 میلی گرم در کیلوگرم وزن تازه بود. تحقیق حاضر نشان داد که میانگین غلظت نیترات در محصولات کشاورزی تولید شده در ایران کمتر از حداکثر سطوح مجاز توصیه شده در استاندارد ملی ایران و سایر استاندارد های جهانی است. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که به طور کلی نگرانی جدی از نظر وجود غلظت بیش از حد نیترات در محصولات کشاورزی تولید شده در فضای باز کشور وجود ندارد.

    کلیدواژگان: تجمع نیترات، روش های استاندارد، کنترل کیفیت، محصولات کشاورزی، نیترات
|
  • Hadi Ramezani Etedali *, Sakine Koohi, Zahra Partovi Pages 1609-1625
    Recognizing the effects of climate change in different sectors, as well as the integration of GCM models and the development of Ensemble Climate Models (ECM) are vital. In this study, the efficacy of the climate models from the CMIP5 in simulating atmospheric variables impacting the potential for water harvesting was assessed. These variables encompass mean air temperature, wind speed, relative humidity, and the feasible quantity of water harvested from air moisture. Also, assessing the efficiency of the optimization algorithm (Genetic Algorithm) in the development of an ensemble climate model was another goal of this research. It is noteworthy that the present investigation employed data from 16 synoptic stations situated in the northern and northwestern regions of Iran during the statistical period of 1991-2005. Results indicated that the performance of individual climate models in simulating variations in wind speed and relative air humidity is deemed poorly. Conversely, GA has yielded a reduction in both error magnitude and biases in climatic outputs in estimating wind speed and relative air humidity. Furthermore, the evaluation of the efficacy of climate models in estimating the water harvesting potential from air humidity indicates the acceptable performance of ECM in simulating changes in the amount of extractable water from air humidity. In general, the results showed that Manjil and Bandar-Anzali stations are the most suitable areas for the implementation of water harvesting projects from air humidity. Conversely, Arak and Hamedan stations exhibit the least potential for water harvesting. Based on the results, the average water that can be extracted from air humidity in the summer season for Manjil and Bandar-Anzali stations is estimated to be 1.56 and 1.78 (l/day.m2). Also, the seasonal changes of water harvesting potential from air humidity showed that the potential of extracting water in summer is more than the other seasons. This accentuates the urgency of water resource management and agricultural planning, prompting the implementation of substantial measures to use this water source. The potential applications of using this source encompass agricultural sectors, green space irrigation, and potentially catering to a portion of drinking water demands, contingent upon quantity and quality parameters.
    Keywords: Atmospheric Variables, climate change, CORDEX, Unconventional Water Sources
  • AmirMohammad Saadat, Mehdi Mazaheri * Pages 1627-1646

    The recent escalation of environmental concerns necessitates the development of computer models able to predict pollutant dispersal in natural aquatic systems, rendering them an absolute essentiality. Unlike physical models, the primacy of such computer models lies in their lower costs and facile adaptability to novel conditions. In order to resolve the pollution transport equation in rivers, both directly and inversely, the Group Preserving Scheme has been employed. As expeditious simulation of the pollutant intensity function is imperative, determining a technique to achieve this with celerity is essential. Solving the pollution transport equation in one time step utilizing GPS reduces computational duration and conserves time and resources. GPS constitutes a method for solving malignant problems. This method has been leveraged to solve the one-dimensional advection-dispersion equation with variable coefficients. This method is based on solving dynamic systems in positive and negative time intervals and deriving a general equation to solve ordinary differential equations in a one-step approach. In this study, three examples are shown to demonstrate the performance of the one-step solution of the direct and inverse Group Preserving Scheme. First, the pollutant concentration in the river was calculated using the forward solution with variable coefficients. Next, two different examples were used to simulate the pollutant intensity function at the initial time, employing the Backward Group Preserving Scheme. Afterward, the accuracy of the one-step and multi-step solutions was evaluated using statistical indicators.

    Keywords: Advection-dispersion-equation, Identification of Contaminant Sources, Inverse method, Numerical Method, One-step Group Preserving Scheme
  • Amir Jahani *, Ali Raeesi Estabragh, Mohammad Jahani, Gholamali Vakili Pages 1647-1665
    The stabilization of a clay soil contaminated with glycerol was studied through a series of experimental tests. Contaminated soil was artificially prepared with percentages of 4,8 and 12% from the solution of glycerol with concentration of 50%. GGBS and activated GGBS with MgO or mixture of MgO and cement were used as agent materials. They were added and mixed with both natural and contaminated soil at percentages of 5,10 and 15%. Atterberg limits, compaction and unconfined strength tests (UCS) were performed on both soils with and without agents. The results showed that these parameters varied when adding glycerol or different agents and the extent of these changes were dependent on the percentage of glycerol and the type of agent. In addition, it was resulted that under constant conditions, strength values were dependent on the curing time. E50 (Elastic coefficient) for each strength test was calculated and the variations in its value corresponded to changes in strength. Comparing the results indicated that the effect of activated GGBS in increasing the strength and E50 of both soils were greater than that of GGBS alone. Based on the SEM results, it was revealed that the increase in the strength of stabilized soil is due to the production of chemical bonds between the particles of soil.
    Keywords: Activated GGBS, Clay Soil, GGBS, Glycerol, MgO
  • Mehrzad Seddigh, Maryam Khalili Rad *, Nasrin Ghorbanzadeh Pages 1667-1680
    Flooding and drainage cycles affect the biological and chemical characteristics of the soil in paddy fields and play an important role in cadmium (Cd) availability. In this study, the effect of biochar (B), hematite (H), and their simultaneous application (HB) on pH, Eh, and calcium chloride extractable Cd was investigated in a Cd-contaminated soil during a flooding and drainage period. Also, the Cd fractionation at the end of the incubation period was studied. The pH value increased during the flooding period and decreased with the beginning of the drainage period. The Eh value decreased from the beginning of the flooding and showed an increasing trend during the drainage period. Calcium chloride extractable Cd decreased during the flooding period, while at the beginning of the drainage increased with a slight slope and followed a decreasing trend up to the end of the drainage period. Cd concentration reduced at the end of the flooding period in the B, H and HB treatments compared to the control by 16.8%, 20.5%, and 25.7%, respectively. Also, the reduction in Cd concentration compared to the control treatment at the end of the drainage period was 18.2, 23.1 and 28.2% respectively. HB treatment reduced the Cd availability by reducing the soluble and exchangeable fractions and increasing organic, iron, and manganese oxides fractions. The results indicated that the application of amendments can reduce Cd availability in paddy fields and its uptake by the rice plant.
    Keywords: Drainage, Flooding, Fractionation, Iron oxide, Redox potential
  • Behrooz Salehi-Eskandari *, Reza Hesami Pages 1681-1695
    The present study was devoted to investigate the concentration of lead (Pb) in the tailings of Tang-e Douzan lead–zinc mine then determine the growth factors and the lead accumulation in metallicolous and non-metallicolous populations of Marrubium cuneatum in 2018 at the university of Isfahan. The both plant populations were transferred to hydroponic mediums and after proper vegetative growth, they were exposed different treatments of lead for 14 days. The results showed the highest Pb concentration in the tailings of mine (1968 mg/kg) was more than 72-fold the global average and by increasing lead concentration, the growth factors  decreased, but this reduction in growth was always greater in the non-metallicolous population, so that at the 200 mg/L treatment of lead, relative water content and shoot weight loss of the metallicolous population was 66.8 and 32.2%, respectively but they were 58.9 and 84.9% in non-metallicolous population in comparison with their control. With increasing the concentration of Pb in the medium, the accumulation of Pb in the roots and shoots of both populations are enhanced and lead accumulation was constantly more in the metallicolous population. The highest concentration levels of Pb were in the roots and shoots of the metallicolous population (15.2 and 0.9 mg per plant) which were 3.1- and 3.6-fold accumulation Pb in the non metallicolous population. The accumulation of lead in the roots was 15-folds more than the one in the shoots in both populations. The metallicolous population had an efficient antioxidant system which can grow with more accumulation of Pb and enhance the ratio of shoot to root, therefore, it can be used for phytoremediation.
    Keywords: Accumulation, Growth, Mine soils, Phytoremediation, Translocation factor
  • Maryam Osat *, Shahrokh Fatehi, Zaynab Zeynoldini Pages 1697-1714

    Digital Soil Mapping (DSM) encompasses a variety of methodologies that can yield precise spatial information about soil by establishing quantitative relationships between environmental covariates (predictors) and soil classes or properties. In this study, Artificial Neural Networks (ANNs), Decision Tree (DT), Multinomial Logistic Regression (MLR), and Random Forest (RF) algorithms were used to predict the soil map of downstream lands of Azad dam with an area of approximately 178.3 ha in the northwest of Sanandaj city in Kurdistan province. A random soil sampling method was used to determine the location and distribution of the 84 soil profiles in the study area. After recording soil morphological attributes, sampling of all horizons was conducted for required laboratory analysis. Afterward, the soil profiles were classified up to the family taxonomic level based on US classification system. Based on the soil taxonomy classification system, Inceptisols and Entisols order were observed by frequency, two Suborder, three Great groups, five Subgroups, and Family. To calculate the predictor variables, a digital elevation model (DEM) with a 10 m spatial resolution and Sentinel 2-B satellite images were used in the study area. To check the prediction accuracy of the models the Overall accuracy (OA), Kappa Index (K), and Brier Score (BS) were used. The best result was obtained by the ANN model (OA=0.65, K=0.53, and BS=0.16, respectively). The weakest predictions were found by DT model with OA, K, and BS of 0.38, 0.22, and 0.87, respectively.

    Keywords: Artificial Neural Network, Decision Tree, Multinomial Logistic Regression, Random forest
  • Naser Asgarbioki, Ahmad Sharafati *, Hamid Kardan Moghaddam Pages 1715-1732

    Today, human activities are one of the most important challenges in issues related to the quality of water resources, which is currently considered one of the management threats in the exploitation sector. This issue will require the identification and evaluation of water resources from different perspectives, of which the vulnerability of water resources is one. This study evaluates the vulnerability of water resources by combining two DRASTIC vulnerability indices in the aquifer sector and WRASTIC vulnerability index in the upland sector of Astana-Kuchsefahan region. In this study, after assessing the vulnerability with the relevant indicators, two methods of entropy and hierarchical analysis were used for scaling based on maximizing the correlation with nitrate concentration. The results showed that the most importance in both indices based on recalibrated weights include industrial use in the WRASTIC index and underground water depth in the DRASTIC index. The analysis of the calibration results showed that the correlation of nitrate with the DRASTIC vulnerability index using the AHP method was 0.61 and with the WRASTIC index was 0.58 using the Shannon entropy method. Also, the measurement results showed that the WRASTIC index ranges from 17 to 46 and the DRASTIC index ranges from 119 to 180. Based on the consolidated results in the western and eastern parts of the highlands, the level of vulnerability using the WRASTIC index is lower and there is a higher vulnerability in the western part of the aquifer compared to the eastern part.

    Keywords: Vulnerability, DRASTIC index, WRASTIC index, calibration
  • SADEGH PARTANI *, Anise Rashidi, Hadi Jarahi, Ali Jafari, Amin Arzhangi Pages 1733-1757

    In this study, the concentration of heavy metals in water and sediments in four stations of Chabahar Lagoon was investigated. Ecological risk index (RI), pollution load index (PLI), and land accumulation index (Igeo) were used to evaluate the ecological risk of heavy metals in the sediment environment. To evaluate the risk of these metals to human health, the hazard index (HI) for two age groups, adults and children  was used. The results showed that the highest value of the ecological risk index occurred in station 4 with a value of 38.73 and the lowest value occurred in station 1 with a value of 21.36. The calculated RI values for all stations were less than 150, indicating that they are in the low-risk range. The highest value of the pollution load index also occurred in station 4 with a value of 0.59, which shows that the sediments of all four stations were not polluted. However, Igeo values were less than zero, which indicates that the studied sediments are in the non-polluted range. Only station 4 had a value greater than zero and less than 1 for chromium, which is in the range of pollution, not polluted to moderate with this metal. Also, risk index values for minors and adults were calculated at each station. The highest value for minors and adults occurred at station 4 with values of 0.89 and 0.59, respectively. Although HI values are less than 1, minors are more exposed to these metals than adults. These results are very worrying for minors who are a vulnerable group in society.

    Keywords: ecological risk, Pollution Index, land accumulation index, health risk index, Heavy metals
  • Syedeh Roghayeh Karimi, Aliheidar Nasrolahi *, Moein Iranshahi Pages 1759-1777

    Climate change is a phenomenon that affects many natural processes, including the hydrological cycle. Evapotranspiration is also an important part of the hydrological cycle, which is crucial in water resource management and agricultural planning. Since the estimation of evapotranspiration is always associated with uncertainties, this study examines the effects of climate change on the evapotranspiration process at the Crumbed station in Preston province. The study uses the SAP1-2.6, SAP2-4.5, SAP3-7.0, and SAP5-8.5 scenarios according to the Sixth Assessment Report (AR6) in three future time periods: near future (2023-2048), mid future (2049-2074), and far future (2075-2100). The reference evapotranspiration for the base period and future periods is calculated using the Hargreaves method. The results show that the maximum temperature at the Crumbed station will increase by an average of 0.26 to 6.3 degrees Celsius by the year 2100, compared to the base period (1988-2014). The minimum temperature will also increase by an average of 0.32 to 4.9 degrees Celsius during the same period. Additionally, the average evaporation-transpiration in all periods will increase compared to the base period. The average evaporation-transpiration in the near future will range from 4.69 to 4.82, in the mid-term future from 4.7 to 4.94, and in the far future, from 4.72 to 5.04

    Keywords: climate change, Reference Evapotranspiration, sixth report, Hargreaves
  • Meysam Cheraghi, Karim Shahbazi *, Arzhang Fathi Gerdelidani, Kambiz Bazargan, Mostafa Marzi, Kobra Sadat Hasheminasab Zavareh, Mehdi Beheshti Pages 1779-1820

    In the process of conducting this research, 110 studies on monitoring nitrate content in agricultural products produced in Iran were gathered. These studies were published until March 20, 2023. The collected studies underwent evaluation for methodology, quality control, and quality assurance of results and were then assessed based on standard research criteria. The evaluation of the study's methodology revealed that only 27.3% of the studies adhered to standard methods for sampling, storage, and sample transfer. In 15.5% of the studies, the method of preparation and extraction followed standard procedures. Additionally, in 30% of the studies, the nitrate measurement method was conducted according to established standard procedures. The evaluation of quality control in the studies showed that only 20.9% reported some indicators of quality control and assurance. The assessment of nitrate concentration in agricultural products revealed the weighted mean concentrations of nitrate (mg kg-1 fresh weight) as follows: potato 98.7, cucumber 120.9, tomato 40.7, onion 39.6, watermelon 19.9, melon 62.9, carrot 151.1, eggplant 235.2, peppers 329, other root and tuber vegetables 542.4, lettuce 907.7, spinach 995.4, celery 1093.4, fresh edible legumes 37.7, parsley 596.5, cabbages 414.7, other leafy vegetables 635.6, apple 32.4, and orange 37.2. The findings of the present research reveal that the mean nitrate concentrations in Iran’s agricultural products fall below the maximum permissible levels outlined by both the Iranian national standard and international standards. As a result, it can be generally concluded that there is no significant cause for concern regarding residual nitrate concentration in Iran’s agricultural products.

    Keywords: Agricultural products, Nitrate, Nitrate accumulation, Standard methods, quality control