کیفیت آب یک نگرانی حیاتی زیست‌محیطی و بهداشت عمومی در هند است، جایی که منابع آب سطحی و زیرزمینی با فشارهای فزاینده‌ای از سوی فعالیت‌های انسانی مواجه هستند ^.۱ . سرعت سریع رشد جمعیت، صنعتی شدن و گسترش شهرها، تقاضا برای آب‌های زیرزمینی را افزایش داده و منجر به بهره‌برداری بیش از حد و کاهش دسترسی و کیفیت آن شده است ^.۲ . دفع بی‌رویه زباله‌های صنعتی، خانگی و کشاورزی، آلودگی آب‌های زیرزمینی را تشدید کرده و نگرانی‌هایی را در مورد پایداری بلندمدت ایجاد کرده است. مطالعات متعددی از روش‌های آماری چند متغیره برای ارزیابی تغییرات مکانی و زمانی کیفیت آب در سیستم‌های مختلف رودخانه‌ای، از جمله رودخانه‌های Gomti3، Asi4، Xiangxi5 و Kaduna6 استفاده کرده‌اند ^. ارزیابی ^{پارامترهای} فیزیکوشیمیایی ^و بیولوژیکی ^به عنوان یک شاخص کلیدی کیفیت آب به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است و بر ضرورت نظارت و ارزیابی مستمر تأکید می‌کند ^.۷ . مطالعات تطبیقی ​​بین هند و اندونزی اهمیت رویکردهای مبتنی بر شاخص‌های زیستی را برای اطمینان از ایمنی آب برجسته کرده است ^.۸ علاوه بر این، تأثیر عوامل خارجی، مانند قرنطینه کووید-۱۹، بررسی شده است که نشان‌دهنده بهبود موقت کیفیت آب در چندین منبع آب شیرین در طول دوره محدود شدن فعالیت‌های انسانی است ^{[۹ ، ۱۰]} .

در میان رودخانه‌های اصلی هند، گنگ به دلیل سطح بالای آلودگی، نقطه کانونی تحقیقات گسترده‌ای بوده است که منجر به بحث در مورد استراتژی‌های کاهش آلودگی شده است ^.۱۱ تحقیقات در مورد آلاینده‌های نوظهور، مانند بقایای دارویی، بر لزوم رسیدگی به آلاینده‌های مؤثر بر ایمنی آب آشامیدنی تأکید بیشتری کرده است ^.۱۲ به طور مشابه، مطالعاتی که رودخانه‌های یامونا و هیندون را ارزیابی می‌کنند، بینش‌هایی در مورد وضعیت کیفیت آب این منابع آبی مهم در شمال هند ارائه داده‌اند ^{.۱۳ ، ۱۴٫} علاوه بر این، تحقیقات تأثیر قرنطینه کووید-۱۹ بر دسترسی به آب آشامیدنی در مناطق تحت تأثیر آرسنیک مانند حوضه رودخانه گنگ را بررسی کرده و چالش‌های موجود در حفظ منابع آب پایدار را برجسته کرده‌اند ^.۱۵

شاخص کیفیت آب (WQI) به عنوان ابزاری استاندارد برای ارزیابی و اطلاع‌رسانی وضعیت کیفیت آب در مناطق مختلف جهان، از جمله هند، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است . ^۱۶ این شاخص، چارچوبی ریاضی برای ارزیابی پارامترهای متعدد کیفیت آب فراهم می‌کند و تفسیر مجموعه داده‌های پیچیده را ساده می‌کند. ^{۱۷ ، ۱۸٫} کاربردهای WQI در هند در ارزیابی کیفیت آب در مناطق مختلف، از جمله تومکور تالوک (کارناتاکا) ^۱۹ ، یرکاد تالوک (تامیل نادو) ^۲۰ ، رودخانه ویشوامیتری (گجرات) ^۲۱ ، سد کوت (راجستان) ^۲۲ و رودخانه کولونگ (آسام) ^۲۳ ، نقش مهمی داشته‌اند. تدوین WQI در هند تا حد زیادی توسط استانداردهای ملی کیفیت آب که توسط سازمان‌هایی مانند دفتر استانداردهای هند (BIS) ایجاد شده‌اند، هدایت می‌شود و رعایت معیارهای نظارتی را تضمین می‌کند . ^{۲۴ ، ۲۵} . مطالعات بلندمدت، مانند ارزیابی یک دهه‌ای رودخانه یامونا (۲۰۰۰-۲۰۰۹)، اثربخشی WQI را در نظارت بر تغییرات کیفیت آب در طول زمان نشان داده‌اند . ^۸ علاوه بر این، مطالعات تطبیقی ​​بین هند و سایر کشورها، مانند اندونزی، تفاوت‌ها در چارچوب‌های نظارتی و روش‌های ارزیابی کیفیت آب را برجسته کرده و بر نیاز به تکنیک‌های ارزیابی خاص منطقه تأکید دارند . ^۲۶٫ مطالعات بررسی شده، نگرانی‌های مهمی مانند آلودگی نیترات، نفوذ میکروپلاستیک و تجمع فلزات سمی را برجسته می‌کنند که درجات مختلفی از خطرات سلامتی را به ویژه برای جمعیت‌های آسیب‌پذیر مانند نوزادان ایجاد می‌کنند. ^{۲۷ ، ۲۸ ، ۲۹٫} رویکردهای تحلیلی، از جمله توصیف هیدروژئوشیمیایی، تکنیک‌های آماری چند متغیره و شاخص‌های آلودگی، نشان می‌دهند که در حالی که فعالیت‌های انسانی در آلودگی نقش دارند، فرآیندهای طبیعی مانند هوازدگی سیلیکات، نفوذ آب دریا و انحلال مواد معدنی نیز نقش مهمی ایفا می‌کنند. ^{۳۰ ، ۳۱ ، ۳۲} . شاخص کیفیت تغذیه‌ای آب آشامیدنی (DWNQI) کیفیت تغذیه‌ای آب آشامیدنی را در کنار میزان آلودگی آن ارزیابی کرد . ^۳۱ مطالعات نشان می‌دهد که اگرچه اکثر پارامترها در چارچوب دستورالعمل‌های سازمان بهداشت جهانی قرار می‌گیرند، نگرانی‌ها در مورد عناصر بالقوه سمی، نیترات‌ها، فلوراید و آلاینده‌های آلی که می‌توانند خطرات سلامتی را به ویژه برای جمعیت‌های آسیب‌پذیر ایجاد کنند، همچنان ادامه دارد. شاخص‌های مختلف کیفیت آب، از جمله شاخص ارزیابی فلزات سنگین (HEI)، شاخص کیفیت آب آشامیدنی (WQI) و ضریب خطر، برای ارزیابی میزان آلودگی و خطرات سلامتی اعمال شدند. ^{۳۳ ، ۳۴}. تحلیل‌های ژئوشیمیایی و آماری، مانند نمودار پایپر، نمودار گیب، تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) و تحلیل خوشه‌ای، نشان داد که هم فرآیندهای طبیعی (هوازدگی سنگ، انحلال سیلیکات) و هم فعالیت‌های انسانی (کشاورزی، تخلیه فاضلاب) بر کیفیت آب تأثیر می‌گذارند ^{۳۴ ، ۳۵ ، ۳۶٫} ارزیابی و پایش کیفیت آب‌های زیرزمینی با استفاده از تکنیک‌های سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است ^۳۷٫ ادغام GIS با فناوری‌های سنجش از دور، با تبدیل مجموعه داده‌های بزرگ به نقشه‌های توزیع‌شده مکانی که روندها، روابط و منابع آلودگی را آشکار می‌کنند، رویکردی سیستماتیک و مقرون‌به‌صرفه برای مدیریت منابع آب فراهم می‌کند ^{۳۸٫ استفاده از مدل‌های آماری مبتنی بر GIS به ویژه در محیط‌های شهری، جایی که کیفیت آب‌های زیرزمینی به طور فزاینده‌ای تحت تأثیر فعالیت‌های صنعتی و خانگی قرار می‌گیرد ۳۹} ، مؤثر بوده است . علاوه بر این، محققان ابزارهای مبتنی بر GIS مانند ابزار ارزیابی کیفیت آب‌های زیرزمینی (GWQAT) را توسعه داده‌اند که برای تسهیل مدیریت کارآمد منابع آب‌های زیرزمینی طراحی شده است ^۴۰ .

کاربرد تکنیک‌های GIS در مطالعات کیفیت آب‌های زیرزمینی، درک جامعی از تغییرات مکانی کیفیت آب در مناطق مختلف را امکان‌پذیر می‌سازد . ^۴۱٫ سنجش از دور و مدل‌های شاخص کیفیت آب‌های زیرزمینی مبتنی بر GIS، تأثیر تغییرات کاربری و پوشش زمین (LULC) بر آلودگی آب‌های زیرزمینی را بیشتر نشان داده‌اند . ^۴۲٫ در مطالعه حاضر، کیفیت آب‌های زیرزمینی از طریق تجزیه و تحلیل فیزیکوشیمیایی سی و دو نمونه آب زیرزمینی جمع‌آوری‌شده از چاه‌های روباز و پمپ‌های دستی ارزیابی می‌شود. از رویکرد WQI برای ارزیابی این پارامترها و مقایسه آنها با استانداردهای بین‌المللی آب آشامیدنی تعیین‌شده توسط سازمان بهداشت جهانی (WHO) استفاده شده است. اهداف اصلی این مطالعه عبارتند از: (i) تجزیه و تحلیل توزیع مکانی پارامترهای مختلف کیفیت آب‌های زیرزمینی در منطقه والساد، جنوب گجرات. (ii) تعیین WQI بر اساس مجموعه داده‌های میدانی، ارائه یک ارزیابی جامع از کیفیت آب‌های زیرزمینی. با استفاده از WQI، این مطالعه به گفتمان گسترده‌تر در مورد ارزیابی کیفیت آب در هند کمک می‌کند و به ذینفعان، سیاست‌گذاران و عموم مردم در تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد مدیریت و حفاظت از منابع آب کمک می‌کند.

منطقه مورد مطالعه

والساد، واقع در جنوب گجرات هند با عرض جغرافیایی ۲۰٫۶۳ درجه شمالی تا ۲۰٫۶۷ درجه شمالی و طول جغرافیایی ۷۲٫۹۰ درجه شرقی تا ۷۲٫۹۷ درجه شرقی، منطقه‌ای با فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی قابل توجه است که با آب و هوای موسمی گرمسیری با تابستان‌های گرم و مرطوب، فصل موسمی شدید و زمستان‌های معتدل مشخص می‌شود. توپوگرافی این منطقه عمدتاً مسطح با موج‌های ملایم و شامل دشت‌های آبرفتی حاصلخیز است که از الگوهای متنوع کاربری زمین از جمله کشاورزی گسترده، مناطق جنگلی و توسعه‌های صنعتی پشتیبانی می‌کند. هیدروژئولوژی والساد تحت تأثیر رسوبات آبرفتی رودخانه تاپی است که از سفره‌های آب زیرزمینی آزاد و محدود از ماسه، شن و رس تشکیل شده است که به دلیل تغذیه موسمی و استخراج گسترده آب‌های زیرزمینی، نوسانات فصلی را نشان می‌دهند. آب‌های زیرزمینی به عنوان منبع اصلی آبیاری، تأمین آب خانگی و مصارف صنعتی عمل می‌کنند، اما افزایش تقاضای آب و آلودگی ناشی از پساب‌های صنعتی و رواناب‌های کشاورزی چالش‌های قابل توجهی را برای مدیریت پایدار آب ایجاد می‌کند. با توجه به این فشارها، مدل‌سازی سیستم آبخوان برای درک پویایی آب‌های زیرزمینی، پیش‌بینی روندهای آینده و اطلاع‌رسانی در مورد استراتژی‌های مؤثر مدیریت منابع بسیار مهم است. هدف این مطالعه، ادغام داده‌های هیدروژئولوژیکی، مکانی و کیفیت آب برای توسعه یک مدل جریان آب زیرزمینی برای والساد، تسهیل مدیریت پایدار آبخوان و کاهش خطرات تخلیه و آلودگی است.

این مطالعه از یک رویکرد یکپارچه برای ارزیابی کیفیت آب منطقه والساد، گجرات، هند استفاده می‌کند. جمع‌آوری داده‌های میدانی، تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی، نقشه‌برداری مکانی مبتنی بر GIS و تکنیک‌های آماری برای ارزیابی ویژگی‌های هیدروژئولوژیکی و شناسایی چالش‌های کیفیت آب منطقه‌ای مورد استفاده قرار گرفت. نمونه‌های آب زیرزمینی به طور سیستماتیک از مکان‌های نمونه جمع‌آوری و برای تعیین پارامترهای فیزیکوشیمیایی به منظور تعیین سطح آلودگی و تغییرات فصلی تجزیه و تحلیل شدند. ابزارهای GIS تجسم مکانی توزیع کیفیت آب را تسهیل کردند، در حالی که روش‌های آماری به شناسایی همبستگی‌ها و روندها کمک کردند. تجزیه و تحلیل جامع، بینش‌های مهمی در مورد پویایی کیفیت آب منطقه ارائه می‌دهد و از تصمیم‌گیری مبتنی بر داده برای مدیریت پایدار آب‌های زیرزمینی و تلاش‌های حفاظت از محیط زیست در والساد و مناطق هیدروژئولوژیکی مشابه پشتیبانی می‌کند.

جمع‌آوری نمونه

بررسی‌های میدانی برای جمع‌آوری نمونه‌های آب زیرزمینی با استفاده از روش گرفتن و گرفتن از مکان‌های از پیش تعیین‌شده در منطقه مورد مطالعه انجام شد. مکان‌های نمونه‌برداری بر اساس ویژگی‌های هیدروژئولوژیکی، الگوهای کاربری زمین و منابع بالقوه آلودگی انتخاب شدند تا ارزیابی نماینده‌ای از کیفیت آب‌های زیرزمینی حاصل شود. در مجموع ۳۲ نمونه از ۱۶ روستا بین فوریه ۲۰۲۰ تا ژانویه ۲۰۲۱ جمع‌آوری شد که هر روستا دو نمونه در آن شرکت داشت. نمونه‌های آب زیرزمینی از چاه‌های لوله‌ای، پمپ‌های دستی و چاه‌های روباز سنتی برای ثبت تنوع در منابع آب زیرزمینی به دست آمد. برای حفظ یکپارچگی نمونه‌ها، تمام نمونه‌های جمع‌آوری‌شده در بطری‌های پلی‌پروپیلن با کیفیت بالا نگهداری و در دمای کنترل‌شده ۴ درجه سانتیگراد نگهداری شدند تا از تغییرات شیمیایی یا بیولوژیکی قبل از تجزیه و تحلیل جلوگیری شود. مکان‌های دقیق مکان‌های نمونه‌برداری با استفاده از ArcGIS 10.8 (شکل  ۱ ) نقشه‌برداری شدند و امکان نمایش مکانی دقیق توزیع کیفیت آب‌های زیرزمینی را فراهم کردند. این تجزیه و تحلیل مکانی در شناسایی تنوع مکانی و منابع بالقوه آلودگی در منطقه نقش مهمی داشت.

تجزیه و تحلیل هیدروژئوشیمیایی

در آزمایشگاه، نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از مزرعه قبل از تجزیه و تحلیل، فیلتر شدند تا از دقت و ثبات نتایج اطمینان حاصل شود. برای به دست آوردن اندازه‌گیری‌های قابل اعتماد pH، رسانایی الکتریکی و دما، پمپ‌های دستی قبل از جمع‌آوری نمونه به مدت کافی روشن شدند. در طول تجزیه و تحلیل، که طبق رویه‌های استاندارد تجویز شده توسط APHA (2012) انجام شد، از مواد شیمیایی با کیفیت بالا، به ویژه درجه تحلیلی از شرکت مرک دارمشتات، آلمان، استفاده شد. غلظت یون‌های نیترات (NO3- ⁾ _، ^{فلوراید} (F- ⁾ و سولفات (SO42- ₎ با استفاده از اسپکتروفتومتر به طور دقیق اندازه‌گیری شد، در حالی که سطح کلرید (Cl- ⁾ با استفاده از روش تیتراسیون موهر با نیترات نقره (AgNO3) تعیین شد _. سختی، قلیائیت و غلظت یون‌های منیزیم (Mg2 ⁺ )، کلسیم (Ca2 ⁺ )، سدیم (Na ⁺ ) و پتاسیم (K ⁺ ) از طریق تیتراسیون و فتومتری شعله‌ای ارزیابی شدند. مقادیر pH و کل جامدات محلول (TDS) با استفاده از یک کیت چند پارامتری دیجیتال اندازه‌گیری شدند. برای اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان داده‌های هیدروژئوشیمیایی، خطای تعادل یونی با دقت محاسبه و برای همه نمونه‌ها در محدوده ± ۵٪ حفظ شد.

شاخص کیفیت آب

شاخص کیفیت آب (WQI) ابزاری جامع است که برای ارزیابی مناسب بودن آب‌های زیرزمینی برای مصرف با ادغام چندین پارامتر کیفیت آب در یک مقدار عددی واحد استفاده می‌شود. این شاخص داده‌های پیچیده هیدروشیمیایی را ساده می‌کند و ارزیابی کلی از کیفیت آب ارائه می‌دهد. پارامترهای کلیدی در نظر گرفته شده در محاسبه WQI شامل کل جامدات محلول (TDS)، pH، سختی کل و غلظت آلاینده‌های اصلی مانند نیترات (NO3- ⁾ _، سرب (Pb) و آرسنیک (As) است. به هر پارامتر بر اساس اهمیت نسبی آن برای سلامت انسان وزنی اختصاص داده می‌شود و مقدار نهایی شاخص با استفاده از معادلات استاندارد شده به دست می‌آید. در این مطالعه، WQIها با استفاده از ۱۴ پارامتر اندازه‌گیری شده در هر محل محاسبه شدند. مرحله اولیه در تخمین WQI شامل تعیین وزن نسبی هر پارامتر بود که برای انعکاس دقیق اهمیت متغیرهای مختلف کیفیت آب، همانطور که در معادله (۱) ^{۴۶ ۴۷ توضیح داده شده است، بسیار مهم بود.}

که در آن w _i نشان دهنده وزن داده شده به هر پارامتر آب زیرزمینی است، در حالی که W _i وزن نسبی آن پارامترها را نشان می‌دهد. متغیر n نشان دهنده تعداد کل پارامترهای آب زیرزمینی است که در تحلیل در نظر گرفته می‌شوند.

مرحله بعدی شامل محاسبه مقیاس رتبه‌بندی کیفیت، که با q _{i نشان داده می‌شود، برای هر پارامتر بود. این محاسبه با استفاده از معادله (۲)} ^۴۶ ۴۷ انجام شد . این فرآیند به ما امکان می‌دهد تا به صورت کمی، میزان دخالت هر پارامتر را در کیفیت کلی آب‌های زیرزمینی ارزیابی کنیم و ارزیابی جامعی را بر اساس وزن‌ها و رتبه‌بندی‌های از پیش تعریف شده تضمین کنیم.

که در آن qi _i​ نشان دهنده رتبه کیفیت برای پارامتر i ^ام آب است، V _i​ مقدار واقعی اندازه‌گیری شده پارامتر i ^ام در محل نمونه‌برداری است. در همین حال، S _i​ مقدار مجاز معمول برای پارامتر i ^ام طبق تعریف WHO است و Vid نشان دهنده مقدار کامل پارامتر i ^{ام در آب تمیز} _است . فرمول محاسبه WQI را می‌توان به صورت داده شده در معادله (۳) بیان کرد.

نقشه‌برداری از تغییرات مکانی

نقشه‌های توزیع مکانی پارامترهای کیفیت آب‌های زیرزمینی با استفاده از نرم‌افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، ArcGIS 10.8، ایجاد شدند. روش درون‌یابی وزن‌دهی‌شده با فاصله معکوس (IDW) برای ترسیم تغییرات مکانی در کیفیت آب‌های زیرزمینی در سراسر منطقه مورد مطالعه به کار گرفته شد. IDW یک تکنیک درون‌یابی مکانی قطعی است که به نقاط داده بر اساس معکوس فاصله آنها از محل تخمین، وزن اختصاص می‌دهد و تضمین می‌کند که نقاط نزدیک‌تر تأثیر بیشتری بر مقادیر پیش‌بینی‌شده دارند ^{۴۸ ، ۴۹ ، ۵۰ ، ۵۱٫} این روش قطعی، به پارامترهای زیادی در هر محل نمونه‌برداری بر اساس معکوس فاصله آنها از نقطه تخمین زده شده، وزن اختصاص می‌دهد و تضمین می‌کند که نقاط نزدیک‌تر تأثیر بیشتری بر مقدار پیش‌بینی‌شده دارند. این رویکرد با مشخص کردن مناطق مختلف روی نقشه توزیع مکانی، امکان نمایش دقیق تغییرات مکانی در کیفیت آب‌های زیرزمینی را فراهم می‌کند. هر منطقه، کیفیت آب‌های زیرزمینی را از نظر محدودیت‌های قابل قبول/مطلوب و مجاز، مطابق با استانداردهای BIS (2012، ۲۰۱۵) و دستورالعمل‌های پیشنهادی WHO (2017) نشان می‌دهد. نقشه‌های مکانی حاصل، نمایش بصری از تغییرات کیفیت آب‌های زیرزمینی را ارائه می‌دهند و به مدیریت منابع آب و شناسایی مناطق مستعد آلودگی کمک می‌کنند.

چارچوب هیدروژئولوژیکی والساد شامل سفره‌های آبرفتی در امتداد دره‌های رودخانه‌ای و سفره‌های آب سنگی شکسته در سازندهای رسوبی است. آب‌های زیرزمینی به عنوان منبع اصلی آب برای مصارف خانگی، کشاورزی و صنعتی عمل می‌کنند و رودخانه بوگاوو و شاخه‌های آن به عنوان مناطق قابل توجه تغذیه آب‌های زیرزمینی عمل می‌کنند و سفره‌های آب زیرزمینی را در فصل باران‌های موسمی تجدید می‌کنند. با این حال، آلاینده‌های طبیعی و انسانی، مانند فلوراید، نیترات و شوری، بر کیفیت آب‌های زیرزمینی تأثیر می‌گذارند که تهدیدات قابل توجهی را برای سلامت انسان و امنیت آب ایجاد می‌کند. بنابراین، یک رویکرد سیستماتیک با ادغام داده‌های میدانی، تجزیه و تحلیل هیدروژئوشیمیایی و ارزیابی مکانی مبتنی بر GIS برای ارزیابی کیفیت آب‌های زیرزمینی در منطقه اتخاذ شد. روند کلی ارزیابی کیفیت آب‌های زیرزمینی برای منطقه والساد در شکل  ۲ نشان داده شده است .

ارزیابی کیفیت آب‌های زیرزمینی در این مطالعه بر اساس تجزیه و تحلیل جامع پارامترهای کلیدی فیزیکوشیمیایی انجام شد که هر کدام به دلیل ارتباطشان با سلامت انسان و توانایی‌شان در نشان دادن آلودگی بالقوه انتخاب شدند. پارامترهای اندازه‌گیری شده شامل pH، کل جامدات محلول (TDS)، سختی کل (TH)، کاتیون‌های اصلی (Ca2+، Mg2+، Na+، K+)، آنیون‌های اصلی (Cl⁻، SO42⁻، NO3₃⁻، F⁻) و عناصر بالقوه سمی مانند سرب (Pb) و آرسنیک (As) هستند. این پارامترها بینش‌های مهمی در مورد شیمی آب‌های زیرزمینی، شناسایی تغییرات مکانی و منابع آلودگی بالقوه ارائه می‌دهند.

ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی

در تحقیق حاضر، نقشه‌های کیفیت آب‌های زیرزمینی با استفاده از GIS Environment (ArcGIS 10.8) تهیه شدند تا نمایش مکانی دقیقی از کیفیت آب‌های زیرزمینی در سراسر منطقه والساد ارائه دهند (شکل‌های  ۳ ، ۴ و ۵ ). این نقشه‌ها به صورت بصری تغییرات در پارامترهای کلیدی کیفیت آب را نشان می‌دهند و شناسایی نقاط آلوده و روندهای مکانی را تسهیل می‌کنند. این ارزیابی با ارجاع به استانداردهای آب آشامیدنی تعیین شده توسط دفتر استانداردهای هند (BIS 2012، ۲۰۱۵) و دستورالعمل‌های توصیه شده توسط سازمان بهداشت جهانی (WHO 2017) انجام شد. این معیارها امکان ارزیابی مقایسه‌ای پارامترهای اندازه‌گیری شده آب‌های زیرزمینی را فراهم کردند و ارزیابی سیستماتیکی از مناسب بودن آب برای مصرف را تضمین کردند. تجزیه و تحلیل مکانی به شناسایی مناطقی که کیفیت آب‌های زیرزمینی از حد مجاز منحرف می‌شود، برجسته کردن خطرات بالقوه سلامتی و هدایت استراتژی‌های مدیریت منابع آب در آینده کمک کرد.

بی‌کربنات ( _HCO3¯ ⁾

در منطقه مورد مطالعه، غلظت بی‌کربنات از ۶۳.۲۴ تا ۴۸۷.۹۰ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود و در محدوده مجاز ۶۰۰ میلی‌گرم در لیتر طبق استانداردهای آب آشامیدنی قرار داشت. این غلظت‌ها در درجه اول ناشی از تعامل آب نفوذی با سنگ‌های غنی از کربنات، مانند سنگ آهک و دولومیت است. در طول نفوذ، آب دی‌اکسید کربن (CO₂) را هم از جو و هم از خاک جذب می‌کند، جایی که فعالیت میکروبی و تنفس ریشه در افزایش سطح CO₂ نقش دارند. این امر منجر به تشکیل اسید کربنیک (H₂CO₃) می‌شود که متعاقباً با کانی‌های کربناته واکنش می‌دهد، آنها را حل می‌کند و یون‌های بی‌کربنات را به آب‌های زیرزمینی آزاد می‌کند. وجود غلظت‌های بالای بی‌کربنات در غرب والساد با خنثی کردن اجزای اسیدی، به قلیایی بودن آب‌های زیرزمینی کمک می‌کند و در نتیجه pH را افزایش می‌دهد و یک محیط قلیایی ایجاد می‌کند. این فرآیند به ویژه در مناطقی با سازندهای سنگی کربناته فراوان، که ظرفیت بافری یون‌های بی‌کربنات نقش مهمی در حفظ شیمی آب‌های زیرزمینی دارد، برجسته است.

کلرید (Cl¯)

غلظت یون‌های کلرید (Cl⁻) در آب‌های زیرزمینی در سراسر منطقه مورد مطالعه از ۱۴٫۰ میلی‌گرم در لیتر تا ۲۹۷٫۸ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود. نکته قابل توجه این است که در بخش شمالی منطقه، به ویژه در روستای مولی، سطح کلرید از حد مجاز ۲۵۰ میلی‌گرم در لیتر که توسط BIS (2012) و WHO (2017) تجویز شده است، فراتر رفت. افزایش غلظت کلرید در این مناطق ممکن است به فرآیندهای طبیعی مانند فعل و انفعالات سنگ-آب و همچنین منابع انسانی، از جمله رواناب‌های کشاورزی، تخلیه صنعتی و دفع نامناسب فاضلاب نسبت داده شود. سطح بیش از حد کلرید در آب آشامیدنی خطرات قابل توجهی برای سلامتی، از جمله فشار خون بالا، عوارض قلبی عروقی و ناراحتی‌های دستگاه گوارش، به ویژه در افراد دارای بیماری‌های زمینه‌ای ^۵۲، ایجاد می‌کند . علاوه بر این، غلظت بالای کلرید می‌تواند طعم آب را تغییر داده و به افزایش خوردگی کمک کند و به طور بالقوه بر سیستم‌های لوله‌کشی و زیرساخت‌ها تأثیر بگذارد.

نیترات ( _NO3¯ )

نیترات یونی است که به طور طبیعی وجود دارد و نقش مهمی در چرخه نیتروژن ایفا می‌کند. با وجود اهمیت آن در محیط زیست، وجود یون‌های نیترات در آب‌های زیرزمینی به دلیل تأثیرات بالقوه آنها بر سلامتی، نگرانی قابل توجهی است. یکی از مهمترین نگرانی‌ها، متهموگلوبینمی یا سندرم کودک آبی است که در درجه اول نوزادان زیر شش ماه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این وضعیت زمانی رخ می‌دهد که نیترات مصرف شده در بدن به نیتریت (NO₂⁻) تبدیل می‌شود و در توانایی خون در حمل اکسیژن اختلال ایجاد می‌کند . ^۵۲٫ حد مجاز غلظت نیترات در آب آشامیدنی ۴۵ میلی‌گرم در لیتر است که منجر به خطرات شدید سلامتی می‌شود . ^۳۷٫ در منطقه مورد مطالعه، میزان غلظت نیترات در آب‌های زیرزمینی از ۱٫۷۰ تا ۶۰٫۸۹ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود. روستاهای داهیل و ناناپوندا مقادیر بالاتری از غلظت نیترات را نشان دادند. سطح بالای نیترات در آب آشامیدنی با زخم معده، خطرات سرطان و پیامدهای نامطلوب تولید مثلی مرتبط است، به ویژه بر گروه‌های آسیب‌پذیر مانند نوزادان، زنان باردار و افراد دارای بیماری‌های زمینه‌ای تأثیر می‌گذارد ^{۵۳ ، ۵۴٫} مصرف طولانی مدت آب آلوده به نیترات همچنین با فشار خون بالا و نقص‌های مادرزادی مرتبط بوده است، که بر نیاز به نظارت منظم بر آب‌های زیرزمینی و استراتژی‌های اصلاح برای اطمینان از آب آشامیدنی سالم در مناطق آسیب‌دیده تأکید می‌کند.

کلسیم (Ca2 ⁺ )

کلسیم از طریق شسته شدن کانی‌های حاوی کلسیم، کلسیت (CaCO₃)، گچ (CaSO₄·۲H₂O) و فلوریت (CaF₂)، به سیستم آب‌های زیرزمینی نفوذ می‌کند. این کانی‌ها دچار هوازدگی شیمیایی و انحلال می‌شوند و یون‌های کلسیم را به سیستم آب‌های زیرزمینی آزاد می‌کنند. در منطقه مورد مطالعه، غلظت یون کلسیم در آب‌های زیرزمینی از ۱۶٫۰۷ میلی‌گرم در لیتر تا ۱۰۸ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود که کاملاً در محدوده مجاز برای آب آشامیدنی ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر قرار دارد. این غلظت نسبتاً پایین Ca²⁺ نشان‌دهنده هوازدگی شیمیایی متوسط ​​این کانی‌ها است. علاوه بر این، انحلال فلوریت (CaF₂) احتمالاً در میزان کلسیم نقش داشته است. این فرآیند، ماهیت به هم پیوسته ژئوشیمی آب‌های زیرزمینی را برجسته می‌کند، که در آن انحلال یک کانی می‌تواند بر پارامترهای متعدد کیفیت آب تأثیر بگذارد. درک این تعاملات برای ارزیابی مناسب بودن آب و پیش‌بینی تغییرات هیدروژئوشیمیایی بلندمدت در منطقه ضروری است.

رسانایی الکتریکی (EC)

EC به عنوان یک شاخص کلیدی از توانایی یک محلول در هدایت جریان الکتریکی عمل می‌کند که مستقیماً تحت تأثیر غلظت یون‌های محلول قرار دارد. سطوح بالاتر جامدات محلول منجر به رسانایی بیشتر می‌شود و EC را به یک پارامتر مفید برای ارزیابی کیفیت آب‌های زیرزمینی تبدیل می‌کند. آستانه ترجیحی برای آب آشامیدنی ۷۵۰ میکروزیمنس بر سانتی‌متر است (BIS، ۲۰۱۲)، که فراتر از آن ممکن است آب نشان دهنده معدنی شدن بیش از حد یا آلودگی باشد. در این مطالعه، مقادیر EC از ۱۶۴٫۳ میکروزیمنس بر سانتی‌متر تا ۱۵۸۷ میکروزیمنس بر سانتی‌متر متغیر بود، که به طور قابل توجهی در روستاهای مولی و تیتال بالا بود. این مکان‌ها که در نزدیکی مناطق پرجمعیت شهری واقع شده‌اند، رسانایی بالایی را نشان دادند که نشان دهنده نفوذ فاضلاب به سیستم آب‌های زیرزمینی است. چنین آلودگی می‌تواند ناشی از نشت خطوط فاضلاب، دفع فاضلاب بدون نظارت یا رواناب سطحی باشد که نیاز فوری به شیوه‌های بهتر مدیریت آب شهری را برجسته می‌کند.

فلوراید (F¯)

فلوراید موجود در آب‌های زیرزمینی عمدتاً از منابع زمین‌زاد است که به طور طبیعی در پوسته زمین وجود دارد. در گروه هالوژن‌ها، فلوراید سبک‌ترین عضو و یکی از واکنش‌پذیرترین عناصر شیمیایی است ^۵۵ و حضور آن در آب‌های زیرزمینی می‌تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد، چه در مقادیر کم و چه در غلظت‌های بالا به عنوان یک یون اصلی ظاهر شود. محتوای یون فلوراید در آب‌های زیرزمینی تا حد زیادی ناشی از تماس بین آب‌های زیرزمینی و سنگ یا کانی‌های حاوی فلوراید است ^۵۵٫ منطقه مورد مطالعه که با سازندهای گرانیت و گنیس گرانیتی مشخص می‌شود، حاوی فلوریت (CaF₂) به عنوان یک کانی فرعی است که به انحلال فلوراید در آب‌های زیرزمینی کمک می‌کند ^۵۶٫ در این تحقیق، غلظت فلوراید از ۰٫۰۸ میلی‌گرم در لیتر تا ۰٫۵۷ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود که نشان‌دهنده تغییرپذیری مکانی بر اساس ترکیب کانی‌ها، برهمکنش‌های سنگ-آب و شرایط هیدروژئوشیمیایی است. این مقادیر در محدوده مجاز ۱٫۵ میلی‌گرم در لیتر باقی می‌مانند (BIS، ۲۰۱۲؛ WHO، ۲۰۱۷)، که نشان دهنده هیچ نگرانی فوری در مورد سلامتی نیست. با این حال، با توجه به پتانسیل تجمع طولانی مدت و تکامل ژئوشیمیایی، نظارت مداوم بر سطح فلوراید برای جلوگیری از خطرات آینده فلوئوروزیس دندانی و اسکلتی در منطقه ضروری است.

منیزیم (Mg ^۲+ )

سختی آب، غلظت مواد معدنی ایجادکننده سختی مانند یون‌های کلسیم (Ca²⁺) و منیزیم (Mg²⁺) و یک پارامتر حیاتی برای ارزیابی کیفیت آب است. در منطقه مورد مطالعه، سختی کل اندازه‌گیری شده از ۷٫۴۲ میلی‌گرم در لیتر تا ۶۵٫۹۹ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود که بسیار پایین‌تر از حد مجاز آب آشامیدنی ۱۰۰ میلی‌گرم در لیتر است (BIS، ۲۰۱۲). این نشان می‌دهد که آب‌های زیرزمینی در این منطقه در دسته آب‌های نرم قرار می‌گیرند و آن را برای مصارف خانگی و صنعتی مناسب می‌کنند. آب نرم معمولاً برای مصارف خانگی ترجیح داده می‌شود زیرا تشکیل رسوب در لوله‌ها، دیگ‌های بخار و لوازم خانگی را به حداقل می‌رساند و هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد.

سدیم (Na ⁺ )

سدیم (Na⁺)، یک فلز قلیایی بسیار واکنش‌پذیر، معمولاً به دلیل انحلال کانی‌های حاوی سدیم و نمک‌های خاک در آب‌های زیرزمینی یافت می‌شود. در منطقه مورد مطالعه، غلظت سدیم از ۷٫۷۹ میلی‌گرم در لیتر تا ۲۶۳٫۸ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود که نشان‌دهنده تغییرپذیری مکانی تحت تأثیر هوازدگی کانی‌ها، تبخیر و فرآیندهای تبادل کاتیونی است. غلظت بالای یون‌های سدیم (Na ⁺ ) در آب‌های زیرزمینی نشان‌دهنده هوازدگی کانی‌های سنگ‌ساز مانند کانی‌های سیلیکات (به‌ویژه فلدسپارهای قلیایی) است. این فرآیند شامل تجزیه کانی‌ها و آزاد شدن یون‌های سدیم در آب است. علاوه بر این، انحلال نمک‌های خاک به دلیل تبخیر نیز می‌تواند به افزایش سطح سدیم کمک کند. در سفره‌های آب زیرزمینی، مکانیسم تبادل کاتیونی می‌تواند غلظت سدیم را بیشتر افزایش دهد. این فرآیند شامل تبادل یون‌های سدیم با سایر کاتیون‌ها روی سطوح کانی‌ها (خاک رس) و سایر مواد سفره آب زیرزمینی است. با جایگزینی یون‌های سدیم به جای این کاتیون‌ها، غلظت آنها در آب‌های زیرزمینی افزایش می‌یابد ^۵۷ .

مقدار pH

غلظت یون هیدروژن، که به صورت pH بیان می‌شود، به عنوان یک شاخص کلیدی کیفیت آب‌های زیرزمینی عمل می‌کند و بر تعاملات، حلالیت مواد معدنی و سطوح آلودگی بالقوه در یک سیستم آبخوان تأثیر می‌گذارد. pH نشان دهنده قلیایی یا اسیدی بودن آب است که از ۰ تا ۱۴ متغیر است و مقدار ۷ نشان دهنده خنثی بودن است. این اندازه‌گیری به طور پیچیده‌ای با سایر ترکیبات شیمیایی موجود در آب مرتبط است. در این مطالعه، pH آب‌های زیرزمینی بین ۶٫۵۰ تا ۸٫۶۱ متغیر بود و میانگین آن ۷٫۴ بود که به خوبی در محدوده قابل قبول آب آشامیدنی ۶٫۵ تا ۸٫۵ قرار می‌گیرد (BIS، ۲۰۱۲؛ WHO، ۲۰۱۷). از نظر مکانی، مقادیر pH پایین‌تر (شرایط اسیدی) در شرقی‌ترین و جنوبی‌ترین قسمت‌های منطقه مورد مطالعه ثبت شد، در حالی که روستای کانادو مقادیر pH بالاتری (شرایط قلیایی) را نشان داد. این تغییرات را می‌توان به فرآیندهای ژئوشیمیایی طبیعی، از جمله تعادل کربنات، تعاملات سنگ-آب و تأثیرات انسانی مانند رواناب کشاورزی و پساب‌های صنعتی نسبت داد. حفظ pH آب‌های زیرزمینی در محدوده توصیه‌شده برای قابلیت شرب و طول عمر زیرساخت‌ها ضروری است، زیرا اسیدیته بیش از حد می‌تواند باعث خوردگی خطوط لوله شود، در حالی که قلیائیت بالا ممکن است بر حلالیت و فراهمی زیستی مواد مغذی ضروری تأثیر بگذارد.

پتاسیم (K ⁺ )

پتاسیم (K⁺) یک عنصر طبیعی است که در کانی‌های مختلف سنگ‌ساز، از جمله فلدسپارها، میکاها و کانی‌های رسی یافت می‌شود. پتاسیم به دلیل حلالیت نسبتاً بالای آن، به تدریج از طریق فرآیندهای هوازدگی و انحلال به آب‌های زیرزمینی آزاد می‌شود. تجزیه این کانی‌های پتاسیم‌دار به تجمع یون‌های پتاسیم در آب‌های زیرزمینی در طول زمان کمک می‌کند. در این مطالعه، غلظت پتاسیم از ۰٫۱۸ میلی‌گرم در لیتر تا ۲۱٫۹۹ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود که نشان‌دهنده تنوع مکانی در توزیع آن در سراسر منطقه مورد مطالعه است. نکته قابل توجه این است که منطقه غربی در مقایسه با قسمت شمال شرقی، سطح پتاسیم بالاتری را نشان داد. این تفاوت را می‌توان به تغییرات در سنگ‌شناسی، ترکیب مواد معدنی و شرایط ژئوشیمیایی موضعی نسبت داد. علاوه بر این، تأثیرات انسانی مانند کاربرد کود در مناطق کشاورزی و تخلیه صنعتی ممکن است در افزایش سطح پتاسیم در مکان‌های خاص نقش داشته باشد.

کل جامدات محلول (TDS)

TDS به غلظت کل مواد معدنی و نمک‌های محلول در آب اشاره دارد که شامل منیزیم، پتاسیم، سدیم، کلسیم، کربنات، بی‌کربنات، سولفات و کلرید می‌شود. TDS با تبخیر نمونه آب تا خشک شدن و وزن کردن باقیمانده جامد اندازه‌گیری می‌شود. وجود این اجزای محلول تحت تأثیر فرآیندهای زمین‌شناسی طبیعی مانند هوازدگی سنگ و انحلال مواد معدنی و همچنین عوامل انسانی از جمله رواناب کشاورزی، تخلیه صنعتی و نفوذ فاضلاب قرار دارد. در این مطالعه، سطح TDS از ۱۱۰ میلی‌گرم در لیتر تا ۱۰۶۴ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود که نشان‌دهنده تغییرپذیری مکانی قابل توجه در سراسر منطقه مورد مطالعه است. طبق گفته دفتر استانداردهای هند (BIS 2012، ۲۰۱۵)، حد قابل قبول TDS در آب آشامیدنی ۵۰۰ میلی‌گرم در لیتر است که فراتر از آن، آب بدون تصفیه ممکن است برای مصرف انسان نامناسب شود. نکته قابل توجه این است که بخش شمالی منطقه مورد مطالعه بالاترین مقادیر TDS را نشان داد که نشان‌دهنده منابع بالقوه آلودگی یا افزایش انحلال مواد معدنی در این منطقه است. TDS بیش از حد در آب‌های زیرزمینی می‌تواند منجر به طعم نامطلوب، رسوب‌گذاری در خطوط لوله و اثرات نامطلوب بر سلامتی در صورت مصرف طولانی مدت شود.

سولفات ( _SO42- ⁾

سولفات موجود در آب‌های زیرزمینی عمدتاً از انحلال و شسته شدن مواد معدنی حاوی گوگرد مانند سولفیدهای آهن (پیریت) و گچ (CaSO₄·۲H₂O) که به طور طبیعی در سازندهای زمین‌شناسی وجود دارند، سرچشمه می‌گیرد. هوازدگی، اکسیداسیون و فعالیت‌های انسانی مانند رواناب‌های کشاورزی و تخلیه‌های صنعتی می‌توانند بیشتر در غلظت سولفات در آب‌های زیرزمینی نقش داشته باشند. در این مطالعه، غلظت سولفات از ۶٫۰۳ میلی‌گرم در لیتر تا ۱۳۰٫۹ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود که طبق دفتر استانداردهای هند (BIS 2012, 2015) در محدوده قابل قبول ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر باقی ماند. این نشان می‌دهد که سطح سولفات در منطقه مورد مطالعه تهدید قابل توجهی برای کیفیت آب ایجاد نمی‌کند. با این حال، نظارت مداوم ضروری است، زیرا غلظت بیش از حد سولفات می‌تواند منجر به اثرات ملین، خوردگی خطوط لوله و طعم نامطلوب در آب آشامیدنی شود.

سختی کل (TH)

سختی کل (TH) در آب‌های زیرزمینی در درجه اول به غلظت یون‌های کلسیم (Ca²⁺) و منیزیم (Mg²⁺) محلول نسبت داده می‌شود که از هوازدگی و انحلال کانی‌های کربنات و سیلیکات موجود در سازندهای سنگ و خاک سرچشمه می‌گیرند. آب‌های زیرزمینی با نفوذ از طریق این سازندها، این کانی‌های طبیعی را جذب می‌کنند و منجر به تغییرات در سختی آب می‌شوند. در این مطالعه، مقادیر TH از ۷۱٫۱۶ میلی‌گرم در لیتر تا ۴۵۹٫۶ میلی‌گرم در لیتر متغیر بود که کاملاً در محدوده مجاز ۶۰۰ میلی‌گرم در لیتر، همانطور که توسط BIS (2012، ۲۰۱۵) تجویز شده است، باقی می‌ماند. اگرچه این مقادیر نشان می‌دهد که آب‌های زیرزمینی برای مصرف مناسب هستند، اما قرار گرفتن طولانی مدت در معرض سطوح بالای TH ممکن است اثرات نامطلوبی بر سلامتی داشته باشد، از جمله افزایش خطر سنگ کلیه، مشکلات قلبی عروقی و ناراحتی‌های گوارشی. توزیع مکانی TH در سراسر منطقه مورد مطالعه نشان می‌دهد که مناطقی با سطوح سختی بالاتر با مناطقی با سازندهای زمین‌شناسی غنی از کربنات مطابقت دارند.

شاخص کیفیت آب

نتایج WQI آب‌های زیرزمینی روستاهای مختلف در منطقه والساد نشان داد که حدود ۳۱٫۲۵٪ از داده‌های میدانی جمع‌آوری‌شده در محدوده عالی کیفیت آب (WQI < 25) قرار دارند. در داده‌های باقیمانده، حدود ۶۸٫۷۵٪ در دسته کیفیت خوب (WQI = 25-50) قرار داشتند و هیچ یک از روستاها در دسته‌های ضعیف (WQI = 51-75)، بسیار ضعیف (WQI = 76-100) و نامناسب (WQI > 100) همانطور که در شکل  ۶ نشان داده شده است، شناسایی نشدند . با این حال، استفاده از میانگین حسابی در محاسبه WQI محدودیت‌های خاصی دارد. این روش برای همه پارامترهای کیفیت آب وزن یکسانی در نظر می‌گیرد، که ممکن است اهمیت نسبی پارامترهای مختلف را در تأثیرگذاری بر کیفیت آب یا سلامت عمومی به طور دقیق منعکس نکند. علاوه بر این، میانگین حسابی مقادیر شدید یا داده‌های پرت را در نظر نمی‌گیرد، که می‌تواند WQI کلی را منحرف کند و به طور بالقوه خطر را در مناطقی که آلاینده‌های خاص از آستانه‌های ایمن فراتر می‌روند، کمتر از حد واقعی تخمین بزند. این ساده‌سازی ممکن است منجر به ارزیابی‌های با قابلیت اطمینان کمتر شود، به ویژه در مناطقی که کیفیت آب بسیار متغیر است یا تحت تأثیر منابع آلودگی محلی قرار دارد. برای بهبود دقت، رویکردهای جایگزینی مانند WQI حسابی وزنی یا PCA در حال ظهور هستند که با اختصاص وزن مناسب به پارامترهای حیاتی بر اساس تأثیرات آنها بر سلامت، امکان ارزیابی دقیق‌تر را فراهم می‌کنند.

ارزیابی کیفیت آب

تحلیل نمودار پایپر از نمونه‌های آب جمع‌آوری‌شده از میدان، ترکیبات ژئوشیمیایی منحصربه‌فرد و انواع آب را نشان داد. یون‌های اصلی مورد تجزیه و تحلیل به طور مساوی توزیع شده و روی نمودار سه‌خطی هیل-پایپر، همانطور که در شکل  ۷ نشان داده شده است، رسم شده‌اند . این نمودار که شامل دو مثلث در پایه و یک شکل لوزی در بالا است، کاتیون‌ها و آنیون‌های کلیدی را نشان می‌دهد که بر ویژگی‌های آب‌های زیرزمینی تأثیر می‌گذارند ^{۵۸ ، ۵۹٫} نمودار پایپر، آب‌های زیرزمینی را به شش دسته طبقه‌بندی کرد: نوع Ca2 ^+ ، نوع Na ⁺ -Cl− ، ^نوع مخلوط Ca2 ⁺ -Mg2 ⁺ -Cl− ، نوع Ca2 ⁺ -Na ⁺ ، نوع Na ⁺ و نوع Ca2 ⁺ -Cl− ^. ارزیابی کامل نمودار پایپر نشان داد که ۶٫۲۵٪ از نمونه‌ها در نوع Na + -Cl−، ۶٫۲۵٪ دیگر در نوع مخلوط Ca2+ -Mg2+ -Cl− و ۸۷٫۵٪ در نوع Ca2+ -HCO3− طبقه‌بندی شدند ^. هیچ یک از ^{نمونه‌ها در} انواع ^مخلوط Ca2 + ^{-Na +} -HCO3− ، Na + -HCO3− یا Ca2+ -Cl− قرار نگرفتند ^. _تجزیه ^{و تحلیل} نشان ^داد که ^بیشتر نمونه‌ها ^متعلق به ^دسته Ca2 ⁺ _{-HCO3− هستند} که ^{نشان‌دهنده} _غلبه ^{بی‌کربنات‌ها} و مواد معدنی غنی از کلسیم است . ارزیابی هیدروشیمیایی نشان داد که کاتیون‌های اصلی به ترتیب نزولی به صورت Ca2⁺ > Na⁺ > Mg2⁺ رتبه‌بندی شده‌اند، در حالی که آنیون‌ها از توالی _HCO3 ⁻ ⁻ > SO₄⁻ > Cl⁻ پیروی می‌کنند . این یافته‌ها نشان می‌دهد که ترکیب یونی آب‌های زیرزمینی تا حد زیادی توسط حضور کلسیم و بی‌کربنات کنترل می‌شود، که در درجه اول ناشی از هوازدگی کانی‌های کلسیت و دولومیت، همراه با فرآیندهای تبادل یونی است.

نمودار استابلر برای نشان دادن ترکیب یونی غالب در نمونه‌های آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه به کار گرفته شد (شکل  ۸ ). در این نمودار، غلظت کاتیون‌های کلیدی (K ₊ ^، Na ⁺ ، Mg2 ⁺ و Ca2 ⁺ ) در قسمت‌های مثبت و آنیون‌ها (HCO3-، SO42-، NO3- و Cl-) در قسمت‌های منفی مکان‌های مورد مطالعه رسم شدند _. ^نتایج نمودار ^{استابلر} _نشان داد ^که کلسیم (Ca2 ^+ ) کاتیون غالب است و پس از آن پتاسیم (K + ⁾ ، منیزیم (Mg2 ⁺ ) و سدیم (Na ⁺ ) قرار دارند. در میان آنیون‌ها، بی‌کربنات (HCO3- ₎ ^{بالاترین} غلظت را نشان می‌دهد و پس از آن سولفات (SO42- ₎ ، نیترات (NO3- ₎ ^و کلرید (Cl- ^) قرار دارند . این الگوهای تسلط یونی نشان می‌دهد که آب‌های زیرزمینی تا حد زیادی تحت تأثیر هوازدگی کانی‌هایی مانند کلسیت و دولومیت، همراه با فرآیندهای تبادل یونی، قرار گرفته‌اند. بنابراین، نمودار استابلر، نمایش بصری واضحی از ترکیب یونی اصلی ارائه می‌دهد و به درک فرآیندهای ژئوشیمیایی مؤثر بر کیفیت آب‌های زیرزمینی کمک می‌کند.

اگرچه مطالعه حاضر بینش‌های ارزشمندی در مورد کیفیت آب‌های زیرزمینی در منطقه والساد ارائه می‌دهد، اما به چند محدودیت نیز اذعان می‌شود. اولاً، این تحقیق عمدتاً بر تعداد محدودی از پارامترهای کیفیت آب متمرکز بوده است که ممکن است به طور جامع طیف کامل آلاینده‌های بالقوه یا آلاینده‌های نوظهور (مانند داروها، آفت‌کش‌ها، عناصر بالقوه سمی) که می‌توانند بر کیفیت آب‌های زیرزمینی تأثیر بگذارند را منعکس نکند. ثانیاً، این مطالعه به داده‌های یک دوره نمونه‌برداری میدانی واحد متکی است که ممکن است تغییرات فصلی در کیفیت آب‌های زیرزمینی را در نظر نگیرد، زیرا کیفیت آب می‌تواند به دلیل عواملی مانند بارندگی، شیوه‌های کشاورزی یا فعالیت‌های صنعتی در طول زمان نوسان داشته باشد. ثالثاً، این مطالعه فقط آب‌های زیرزمینی روستاهای خاص را در نظر گرفته است که ممکن است به طور کامل شرایط هیدرولوژیکی گسترده‌تر یا کیفیت آب را در کل منطقه، به ویژه در مناطقی با تأثیرات ژئوشیمیایی یا انسانی مختلف، نشان ندهد. تحقیقات آینده با در نظر گرفتن طیف وسیع‌تری از آلاینده‌ها، پایش فصلی و پوشش مکانی گسترده‌تر، درک پویایی کیفیت آب‌های زیرزمینی در منطقه را افزایش می‌دهد.

مطالعه حاضر به طور جامع کیفیت آب‌های زیرزمینی منطقه والساد را از طریق تجزیه و تحلیل فیزیکوشیمیایی، نقشه‌برداری جغرافیایی و مدل‌سازی هیدروشیمیایی ارزیابی کرد. نتایج نشان داد که اکثر پارامترهای آب‌های زیرزمینی در محدوده مجاز تعیین شده توسط BIS (2012، ۲۰۱۵) و WHO (2017) قرار دارند و این امر آب را به طور کلی برای آشامیدن و مصارف خانگی مناسب می‌سازد. با این حال، آلودگی موضعی، به ویژه در مناطقی مانند روستاهای مولی، ناناپوندا و داهیل مشاهده شد، جایی که غلظت کلرید از ۲۵۰ میلی‌گرم در لیتر و سطح نیترات تا ۶۰٫۸۹ میلی‌گرم در لیتر افزایش یافت و خطرات بالقوه‌ای برای سلامتی ایجاد کرد. مقادیر بالای EC، با حداکثر ۱۵۸۷ میکروزیمنس بر سانتی‌متر، در مناطق شهری مانند مولی و تیتال ثبت شد که نشان‌دهنده نفوذ احتمالی فاضلاب است. تجزیه و تحلیل شاخص کیفیت آب (WQI) نشان داد که ۳۱٫۲۵٪ از نمونه‌ها در دسته عالی (WQI < 25) قرار دارند، در حالی که ۶۸٫۷۵٪ در محدوده خوب (WQI = 25-50) قرار دارند و هیچ نمونه‌ای به عنوان ضعیف یا نامناسب برای آشامیدن طبقه‌بندی نشده است. تجزیه و تحلیل رخساره‌های هیدروشیمیایی با استفاده از نمودارهای پایپر و استابلر نشان داد که آب‌های زیرزمینی عمدتاً از نوع کلسیم-بی‌کربنات (Ca2+-HCO3₃⁻) (۸۷٫۵٪ از نمونه‌ها) هستند که نشان می‌دهد هوازدگی سنگ‌های کربناته، به ویژه از سازندهای سنگ آهک و دولومیت، نقش مهمی در شیمی آب ایفا کرده‌اند. الگوی تسلط یونی برای کاتیون‌ها از ترتیب Ca2+ > Na⁺ > Mg2+ و برای آنیون‌ها از HCO3₃⁻ > SO4₄⁻ > Cl⁻ پیروی می‌کرد. یافته‌ها نشان داد که فرآیندهای طبیعی مانند انحلال مواد معدنی، تبادل یونی و تأثیرات انسانی مانند رواناب کشاورزی در تغییرات شیمی آب‌های زیرزمینی نقش داشته‌اند. اگرچه این مطالعه درک جامعی از کیفیت آب‌های زیرزمینی در منطقه والساد ارائه می‌دهد، اما محدودیت‌های خاصی را نیز تصدیق می‌کند، از جمله حذف آلاینده‌های نوظهور، اتکا به یک دوره نمونه‌برداری واحد و پوشش مکانی محدود. برای بهبود مدیریت کیفیت آب‌های زیرزمینی، پایش مداوم در فصول مختلف، در نظر گرفتن آلاینده‌های اضافی مانند آفت‌کش‌ها و عناصر بالقوه سمی و استفاده از تکنیک‌های مدل‌سازی پیشرفته توصیه می‌شود. این یافته‌ها به عنوان مرجعی حیاتی برای سیاست‌گذاران و مدیران منابع آب جهت اجرای استراتژی‌های مدیریت پایدار آب‌های زیرزمینی و تضمین امنیت آب در درازمدت برای منطقه عمل می‌کنند.