تقييم الاتجاهات طويلة الأجل لجودة المياه الجوفية باستخدام بيانات الرصد التاريخية لجودة المياه

الملخص

تُعدّ المياه الجوفية مصدرًا مهمًا لمياه الشرب العامة، وقد تتغير نوعيتها تدريجيًا نتيجة استمرار حركة المياه وتفاعلها مع مكونات الطبقات والخزانات الجوفية على مدى سنوات طويلة. هدفت هذه الدراسة إلى تقييم الاتجاهات طويلة الأجل في جودة المياه الجوفية، بالاعتماد على بيانات رصد تاريخية مستمدة من مشروع أحواض تحديد الأولويات التابع لبرنامج تقييم ومراقبة جودة المياه الجوفية GAMA، الذي تنفذه هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية USGS في ولاية كاليفورنيا.

أُجري التحليل باستخدام منصة Google Colab، واستند إلى مجموعات البيانات العامة التي أصدرتها هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية خلال الفترة من عام 2004 إلى عام 2023. وشملت مجموعة البيانات 444 موقعًا للدراسة و145 مكوّنًا كيميائيًا، بالإضافة إلى 21,461 سجلًا للمقارنات الزوجية.

تضمنت عملية التحليل تنقية الجداول، وتحويل القيم المبلغ عنها إلى صيغ رقمية قابلة للتحليل. كما جرى التعامل مع القيم الخاضعة للرقابة اليسارية Left-censored values، أي القيم الواقعة دون حدود الكشف المختبري، باستخدام قاعدة مبسطة تعتمد على استبدالها بنصف حد الكشف أو الإبلاغ. وبعد ذلك، قورنت نتائج القياسات السابقة واللاحقة المأخوذة من الآبار نفسها.

استُخدم اختبار ويلكوكسون للرتب الموقعة للعينات المترابطة Wilcoxon Signed-Rank Test للكشف عن الفروق والاتجاهات الزمنية بين القياسات المتعاقبة، كما استُخدم معامل ارتباط سبيرمان Spearman’s Rank Correlation لفحص العلاقات بين المكونات الكيميائية المختلفة.

أظهرت النتائج المحسوبة انخفاضات ملحوظة في تراكيز عدد من المكونات، من بينها ميثيل ثالثي بيوتيل الإيثر Methyl tert-Butyl Ether (MTBE)، و1،2-ثنائي كلورو البروبان، و1،2،3-ثلاثي كلورو البروبان، والفلوريد، والبيركلورات، والتريتيوم. وفي المقابل، أظهرت النتائج ارتفاعًا في تراكيز الفضة، والأترازين، والسترونشيوم، والكالسيوم، والمغنيسيوم، والقلوية، والكلوريد، والكبريتات، والمنغنيز، واليورانيوم.

تشير هذه الأنماط إلى وجود تداخل بين العوامل الطبيعية والأنشطة البشرية المؤثرة في جودة المياه الجوفية. وقد تسهم استخدامات الأراضي الزراعية، والمدخلات الحضرية، وبقايا المواد الكيميائية القديمة، والتفاعلات بين المياه والصخور في تشكيل هذه الاتجاهات. وتوضح الدراسة أن سجلات الرصد العامة يمكن أن تُستخدم بفاعلية لتقييم اتجاهات جودة المياه الجوفية بصورة أكثر وضوحًا ودقة، شريطة معالجة البيانات وتنقيحها باستخدام أساليب مناسبة ومنهجية.