مجله آمایش جغرافیایی فضا

مجله آمایش جغرافیایی فضا

تأثیر نوسانات سطح آب بر تغییرات پارامترهای کیفی، مواد مغذی و میکروبی آب در خلیج گرگان و تالاب میانکاله

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان
1 گروه شیلات، دانشکده علوم دامی و شیلات، دانشگاه علم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
2 گروه عمران، دانشکده مهندسی شیمی، صنایع و عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران
10.30488/gps.2026.568717.3884
چکیده
هدف از این مطالعه، بررسی اثر نوسانات سطح آب بر پارامترهای فیزیکوشیمیایی، مواد مغذی و میکروبی اکوسیستم آبی خلیج گرگان و تالاب میانکاله از سال 1390 تا 1399 بود. بدین منظور جهت تعیین تغییرات سطح آب، از شاخص NDWI روی تصاویر ماهواره‌ای لندست 7 و لندست 8 استفاده شد. بررسی اثر نوسانات سطح آب بر تغییرات پارامترهای pH، ضریب هدایت الکتریکی، شوری، اکسیژن محلول، درجه حرارت، کدورت، نیترات، فسفات، آمونیاک، کلیفرم مدفوعی و کلیفرم کل میان سال‌های مختلف انجام گرفت. روابط رگرسیونی میان تغییرات مساحت پهنه آبی و پارامترهای موردمطالعه بررسی شد و بهترین رابطه برازش شده مشخص گردید. نتایج حاصل از محاسبه مساحت پهنه آبی حاکی از وجود 3 دوره متفاوت بود: 1- دوره کاهش آب (1394-1390)، 2- دوره گذار از کاهش آب (1396-1395)، 3- دوره تنش آبی (1399-1397). دوره‌های کم‌آبی اول و سوم بر تغییرات pH، ضریب هدایت الکتریکی، شوری، اکسیژن محلول، کدورت، فسفات، و آمونیاک اثر معنی‌دار داشته؛ اگرچه بر نوسانات جامدات محلول کل، نیترات و پارامترهای میکروبی تأثیر معنی‌داری نداشتند. روابط لگاریتمی و درجه دوم به‌عنوان بهترین روابط برازش شده میان پارامترهای موردتحقیق با نوسانات سطح آب طی بازه زمانی موردمطالعه مشخص شد که می‌تواند تحت تأثیر ورودی آب دریا از کانال ارتباطی، رودخانه‌های محلی، ریزش‌های جوی، پساب‌های کشاورزی و شهری و ساختار شیمیایی رسوبات و بستر خلیج باشد. لذا با توجه به اثرگذاری نوسانات سطح آب بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و میکروبی خلیج، انجام مطالعات عمیق‌تر در خصوص تغییرات تنوع زیستی و غنای گونه‌ای در خلیج پیشنهاد می‌گردد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

The effect of water level fluctuations on water quality, nutritional and microbial parameters in the Gorgan Bay and Miyankaleh wetland

نویسندگان English

Sarah Haghparast 1
Kamran Nasir Ahmadi 2
1 Department of Fisheries, Faculty of Animal Science and fisheries, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
2 Department of Construction, Faculty of Chemical Engineering, Industries and construction, University of Science and Technology of Mazandaran, Behshahr, Iran
چکیده English

This study aimed to investigate water level fluctuations on water physiochemical, nutritional, and microbial parameters of the Gorgan Bay and Miyankaleh wetland from 2012 to 2021. To determine changes in water body area, NDWI was calculated from Landsat 7 and 8 satellite images. The effect of water level fluctuations on changes in pH, electrical conductivity, salinity, dissolved oxygen, temperature, turbidity, nitrate, phosphate, ammonia, fecal coliform, and total coliform was analyzed among various years. Regression relationships between changes in water body area and the studied parameters were checked and the best-fitted model was selected. Based on the water body area calculation, three different water levels were detected: 1-low water level (2012-2016), 2-water reduction transition period (2017-2018), 3- water stress period (2019-2021). The effects of first and third water reduction periods were significant on changes in pH, electrical conductivity, salinity, dissolved oxygen, turbidity, phosphate, and ammonia (p<0.05); although they were not significant on total dissolved solids, nitrate, and microbial parameters (p>0.05). Logarithmic and quadratic relationships were identified as the best-fitted models describing the association between the variables under investigation and water level fluctuations during the studied period, which might be influenced by seawater inflow through the connecting channel, local rivers, atmospheric precipitation, agricultural runoff, municipal waste, and the chemical composition of the sediment and the bay floor. Given the impact of water level fluctuations on physiochemical and microbial characteristics of the bay water, it is recommended to implement some more in-depth studies on changes in biodiversity and species richness in the bay

کلیدواژه‌ها English

Water parameters
Regressions
NDWI
Water Surface Area.
بشری، لیلا؛ محمودی قرائی، محمدحسین؛ موسوی حرمی، رضا و علیزاده لاهیجانی، حمید (1393). مطالعه هیدروژئوشیمی و عوامل مؤثر بر شیمی آب خلیج گرگان. مجله اقیانوس‌شناسی، 5(20)، 42-31. dor: 20.1001.1.15621057.1393.5.20.4.9
 پناهی، مهدی؛ میثاقی، فرهاد و قنبری، فرید. (1396). تعیین روند تغییرات پارامترهای کیفی آب‌های زیرزمینی دشت شبستر. فصلنامه علوم محیطی، 15(3)، 38-19.
رودباری شهمیری، سعید؛ عجمی، مهدی و خوشروان، همایون (1396). پیش‌بینی عملکرد و پایداری ریخت‌شناسی دهانه خلیج گرگان. اقیانوس‌شناسی، 8(31)، 65 -53.  dor: 20.1001.1.15621057.1396.8.31.7.5
جمشیدی، سیامک. (1397). ارزیابی مشخصات فیزیکی-شیمیایی آب خلیج گرگان در فصول گرم و سرد سال. فصلنامه علمی دریا فنون، 5(2)، 119-105. dor: 20.1001.1.24236853.1397.5.2.10.5
خوشروان، همایون. (1399). تغییرات مکانی و زمانی زیستگاه‌های ساحلی خلیج گرگان تحت تأثیر نوسانات دریای خزر. فصلنامه علمی-پژوهشی اطلاعات جغرافیایی، 29(115)، 138-127. doi: 10.22131/sepehr.2020.47885.
خودنیا، سمیه؛ قره محمودلو، مجتبی و جندقی، نادر (1403). تأثیر نوسانات دبی رودخانه بر روی پارامترهای کیفی آب حاصل از فبلتراسیون بستر آن (مطالعه موردی: رودخانه دوغ). مطالعات علوم محیط‌زیست، 9(4)، 9355-9337. doi: 10.22034/jess.2023.421842.2156
شهریاری، علی؛ کبیر، محمدجواد و گل فیروزی، کلثوم. (1387). وضعیت آلودگی میکروبی آب دریای خزر در خلیج گرگان. مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی گرگان، 10(2)، 73-63.
شربتی، سعید و قانقرمه، عبدالعظیم. (1395). پیش‌یابی تأثیر روند طولانی‌مدت کاهش سطح آب دریای کاسپی بر حیات خلیج گرگان. علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، 17(4)، 59-45.
لشنی‌زند، مهران؛ پروانه، بهروز و بازگیر، مسعود. (1389). اثرات دوره‌های کم‌آبی و پرآبی بر کیفیت آب‌های سطحی حوضه آبریز کشکان. فصل‌نامه جغرافیای طبیعی، 3(8)، 125-111.
نجفی‌ها، بابک؛ بونیاگریان، ولادیمیر. (1398). تأثیر نوسانات سطح آب دریا بر روی ژئومورفولوژی و مورفودینامیک‌سواحل دریای خزر ) مطالعه موردی خلیج گرگان). نشریه علوم زمین، 29(113)،44-35. doi: 10.22071/gsj.2018.128457.1457.
 
References
Andersen, J. H., Conley, D. J., & Hedal, S. (2004). Palaeoecology, reference conditions and classification of ecological status: The EU Water Framework Directive in practice. Marine Pollution Bulletin, 49, 283-290. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2004.04.014
APHA. (1998). Standard methods for the examination of water and wastewater (20th ed.). Andero Publication.
Ascott, M. J., Lapworth, D. J., Gooddy, D. C., Sage, R. C., & Karapanos, I. (2016). Impacts of extreme flooding on riverbank filtration water quality. Science of the Total Environment, 554, 89-101. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.02.169
Barros, M., Mendo, M. J., & Negrão, F. C. R. (1995). Surface water quality in Portugal during a drought period. Science of the Total Environment, 171(1-3), 69-76. https://doi.org/10.1016/0048-9697(95)04671-7
Bashari, L., Mahmudy Gharaie, M. H., Moussavi Harami, R., & Alizadeh Lahijani, H. (2015). Hydrogeochemical study of the Gorgan Bay and factors controlling the water chemistry. Journal of Oceanography, 5(20), 31-42. https://doi.org/20.1001.1.15621057.1393.5.20.4.9 [In Persian]
Chao, L. W., & Feng, R. (1990). Survival of genetically engineered Escherichia coli in natural soil and river water. Journal of Applied Bacteriology, 68, 319-325. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.1990.tb02881.x
Congalton, R. G., & Green, K. (2019). Assessing the accuracy of remotely sensed data: Principles and practices (3rd ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780429052729
Costanza, R., d'Arge, R., de Groot, R., Farber, S., Grasso, M., Hannon, B., ... & van den Belt, M. (1997). The value of the world's ecosystem services and natural capital. Nature, 387, 253-260. https://doi.org/10.1038/387253a0
Elshorbagy, A., & Ormsbee, L. (2006). Object-oriented modeling approach to surface water quality management. Environmental Modelling & Software, 21, 689-698. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2005.02.001
Gholamalifard, M., Kutser, T., Esmaili-Sari, A., Abkar, A. A., & Naimi, B. (2013). Remotely sensed empirical modeling of bathymetry in the southeastern Caspian Sea. Remote Sensing, 5, 2746-2762. https://doi.org/10.3390/rs5062746
Gownaris, N. J., Rountos, K. J., Kaufman, L., Kolding, J., Lwiza, K. M. M., & Pikitch, E. K. (2018). Water level fluctuations and the ecosystem functioning of lakes. Journal of Great Lakes Research, 44(6), 1154-1163. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2018.08.005
Groffman, P. M., Baron, J. S., Blett, T., Gold, A. J., Goodman, I., Gunderson, L. H., Levinson, B. M., Palmer, M. A., Paerl, H. W., Peterson, G. D., Poff, N. L., Rejeski, D. W., Reynolds, J. F., Turner, M. G., Weathers, K. C., & Wiens, J. (2006). Ecological thresholds: The key to successful environmental management or an important concept with no practical application? Ecosystems, 9(1), 1-13. https://doi.org/10.1007/s10021-003-0142-z
Huang, X. Y., Gao, M. Y., Wang, J. D., Wang, M. M., Chen, S. E., Gong, Z. J., et al. (2023). Long-term success patterns of water quality in a flood pulse system lake: A case study of Lake Luoma, Jiangsu Province. Environmental Science, 44(1), 219-230. https://doi.org/10.13227/j.hjkx.202203097
Jamshidi, S. (2018). Evaluation of physico-chemical characteristics in Gorgan Bay water in warm and cold seasons. Iranian Journal of Marine Technology, 5(2), 105-119. https://doi.org/20.1001.1.24236853.1397.5.2.10.5 [In Persian]
Kannel, P. R., Lee, S., Lee, Y. S., Kanel, S. R., & Khan, S. P. (2007). Application of water quality indices and dissolved oxygen as indicators for river water classification and urban impact assessment. Environmental Monitoring and Assessment, 132, 93-110. https://doi.org/10.1007/s10661-006-9505-1
Kemp, W. M., Boynton, W. R., Adolf, J. E., Boesch, D. F., Boicourt, W. C., Brush, G., Cornwell, J. C., Fisher, T. R., Glibert, P. M., Hagy, J. D., Harding, L. W., Houde, E. D., Kimmel, D. G., Miller, W. D., Newell, R. I. E., Roman, M. R., Smith, E. M., & Stevenson, J. C. (2005). Eutrophication of Chesapeake Bay: Historical trends and ecological interactions. Marine Ecology Progress Series, 303, 1-29. https://doi.org/10.3354/meps303001
Kennish, M. J. (2002). Environmental threats and environmental future of estuaries. Environmental Conservation, 29(1), 78-107. https://doi.org/10.1017/S0376892902000061
Khodniya, S., Ghareh Mohammadloo, M., & Jandaghi, N. (2025). Effect of river discharge fluctuations on the water quality parameters resulting from its riverbank filtration. Journal of Environmental Science Studies, 9(4), 9337-9356. https://doi.org/10.22034/jess.2023.421842.2156 [In Persian]
Khoshravan, H. (2020). Spatial and temporal variations of coastal habitats in Gorgan Bay resulting from fluctuations in the Caspian Sea. Scientific-Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR), 29(115), 127-138. https://doi.org/10.22131/sepehr.2020.47885 [In Persian]
Lashni Zand, M., Parvaneh, B., & Bazgir, M. (2010). Effects of drought and flood periods on surface water quality in the Kashkan watershed. Quarterly Journal of Physical Geography, 3(8), 111-125. [In Persian]
Li, X. X., Yang, W., Sun, T., Cui, B. S., & Shao, D. D. (2021). Relationship between complexity and diversity in aquatic food webs. Acta Ecologica Sinica, 41(10), 3856-3864. https://doi.org/10.5846/stxb202009192439
Lin, Y., Dai, J., Peng, X., Li, Z., & Wan, Z. (2025). Effects of water level changes on the hydrological connectivity and water quality of a lake-type wetland. Frontiers in Environmental Science, 13, 1531893. https://doi.org/10.3389/fenvs.2025.1531893
Mao, D., Zhou, Y., & Zhou, Y. (2023). Analysis of spatiotemporal variation and driving factors of water quality in the Xiangjiang River basin from 1990 to 2016. Huan Jing Ke Xue, 45(7), 3953-3964. https://doi.org/10.13227/j.hjkx.202307166
McClintock, J. B., & Baker, B. J. (2001). Marine chemical ecology (1st ed.). CRC Press.
Millero, F. J. (2013). Chemical oceanography (4th ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/b14753
Mishra, S., & Mishra, D. R. (2012). Normalized difference chlorophyll index: A novel model for remote estimation of chlorophyll-a concentration in turbid productive waters. Remote Sensing of Environment, 117, 394-406. https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.10.016
Monsen, N. E., Cloern, J. E., Lucas, L. V., & Monismith, S. G. (2002). A comment on the use of flushing time, residence time, and age as transport time scales. Limnology and Oceanography, 47(5), 1545-1553. https://doi.org/10.4319/lo.2002.47.5.1545
Najafiha, B. V. R., & Boynagryan, V. (2019). The sea level fluctuations effects on geomorphology and morphodynamics of the Caspian Sea coasts (Case study of Gorgan Bay). Scientific Quarterly Journal of Geosciences, 29(113), 35-44. https://doi.org/10.22071/gsj.2018.128457.1457 [In Persian]
Panahi, M., Misaqi, F., & Ghanbari, F. (2017). Determining of trend variation in quality parameters of Shabestar plain underground water. Advanced Environmental Sciences, 15(3), 19-38 [In Persian]
Roodbari Shahmiri, S., Adjami, M., & Khoshravan, H. (2017). Prediction of Gorgan Bay inlet performance and morphological stability. Journal of Oceanography, 8(31), 53-65. https://doi.org/20.1001.1.15621057.1396.8.31.7.5 [In Persian]
Shahryari, A., Kabir, M. J., & Golfirozy, K. (2008). Evaluation of microbial pollution of Caspian Sea at the Gorgan Gulf. Journal of Gorgan University of Medical Sciences, 10(2), 69-73.  [In Persian]
Sharbaty, S., & Ghanghermeh, A. (2015). Forecasting the effect of decreasing long time trend of Caspian Sea water level on the life of Gorgan Bay. Journal of Environmental Science and Technology, 17(4), 45-59.  [In Persian]
Tong, Y., Chao, C., Liu, Q., Li, J. Y., & Li, Z. H. (2004). Progress in molecular biology of plant nitrate nitrogen uptake. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 10, 433-440. https://doi.org/10.11674/zwyf.2004.0418
Van der Valk, A., Volin, J., & Wetzel, P. (2015). Predicted changes in interannual water-level fluctuations due to climate change and its implications for the vegetation of the Florida Everglades. Environmental Management, 55, 799-806. https://doi.org/10.1007/s00267-014-0434-4
Yin, Y. Z., Xia, R., Liu, X. Y., Chen, Y., Song, J. X., & Dou, J. H. (2024). Spatial response of water level and quality shows more significant heterogeneity during dry seasons in large river-connected lakes. Scientific Reports, 14, 8373. https://doi.org/10.1038/s41598-024-59129-w
Zhao, L., Fan, X., & Xiao, S. (2025). Remote-sensing indicators and methods for coastal-ecosystem health assessment: A review of progress, challenges, and future directions. Water, 17(13), 1971. https://doi.org/10.3390/w17131971
Zohary, T., & Ostrovsky, I. (2011). Ecological impacts of excessive water level fluctuations in stratified freshwater lakes. Inland Waters, 1, 47-59. https://doi.org/10.5268/IW-1.1.406