Published September 30, 2023 | Version v1
Publication Open

Combined Multivariate Statistical Techniques and Water Quality Index (WQI) to Evaluate Spatial Variation in Water Quality

Creators

  • 1. Fatima Jinnah Women University
  • 2. Universiti Malaysia Terengganu
  • 3. Kohat University of Science and Technology

Description

In present study, Water Quality Index (WQI) has been assessed of the Rawal Lake which is a major source of drinking water for people in the Federal Capital, Islamabad, and its adjacent city Rawalpindi in Pakistan. For this, the principal component analysis (PCA) and WQI were applied as an integrated approach to quantitatively explore difference based on spatial variation in 11 water quality parameters of the five major feeding tributaries of the Rawal Lake, Pakistan. The results of temperature in water, total dissolved solids, pH, electrical conductivity, chlorides and sulfates were well within the allowable World Health Organisation's (WHO) limits. However, the heavy metals like cadmium and lead were above permissible limits by the WHO in tributaries of Bari Imam and Rumli. Moreover, this has been proven by the Pearson correlation which suggested strong positive correlation (0.910*) between lead and cadmium. The results of present study were subjected to statistical analysis, i.e., PCA which gave three major factors contributing 96.5% of the total variance. For factor 1, pH, TDS, alkalinity, chlorides, sulfates and zinc have highest factor loading values (>0.60) and presented that these parameters were among the most significant parameters of first factor. As per the WQI results, the water was categorised in two major classes indicating that water of Bari Imam and Rumli is highly contaminated with heavy metals and totally unsuitable for drinking purposes. Based on the results of the present study, it is suggested to make heavy metals consideration as an integrated component in future planning for maintaining water quality of the Rawal Lake and its tributaries.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، تم تقييم مؤشر جودة المياه (WQI) لبحيرة روال التي تعد مصدرًا رئيسيًا لمياه الشرب للناس في العاصمة الفيدرالية وإسلام أباد ومدينتها المجاورة روالبندي في باكستان. لهذا الغرض، تم تطبيق تحليل المكونات الرئيسية (PCA) ومؤشر جودة المياه (WQI) كنهج متكامل لاستكشاف الاختلاف كميًا بناءً على التباين المكاني في 11 معيارًا لجودة المياه لروافد التغذية الرئيسية الخمسة لبحيرة روال، باكستان. كانت نتائج درجة الحرارة في الماء، وإجمالي المواد الصلبة الذائبة، ودرجة الحموضة، والموصلية الكهربائية، والكلوريدات والكبريتات ضمن حدود منظمة الصحة العالمية المسموح بها. ومع ذلك، كانت المعادن الثقيلة مثل الكادميوم والرصاص أعلى من الحدود المسموح بها من قبل منظمة الصحة العالمية في روافد باري إمام ورملي. علاوة على ذلك، تم إثبات ذلك من خلال ارتباط بيرسون الذي أشار إلى وجود ارتباط إيجابي قوي (0.910*) بين الرصاص والكادميوم. خضعت نتائج هذه الدراسة للتحليل الإحصائي، أي تحليل PCA الذي أعطى ثلاثة عوامل رئيسية تساهم بنسبة 96.5 ٪ من إجمالي التباين. بالنسبة للعامل 1، فإن الأس الهيدروجيني، والمواد الصلبة الذائبة، والقلوية، والكلوريدات، والكبريتات، والزنك لها أعلى قيم تحميل للعامل (>0.60) وعرضت أن هذه المعلمات كانت من بين أهم معلمات العامل الأول. وفقًا لنتائج مؤشر جودة المياه، تم تصنيف المياه في فئتين رئيسيتين مما يشير إلى أن مياه باري إمام وروملي ملوثة بشدة بالمعادن الثقيلة وغير مناسبة تمامًا لأغراض الشرب. بناءً على نتائج هذه الدراسة، يُقترح مراعاة المعادن الثقيلة كعنصر متكامل في التخطيط المستقبلي للحفاظ على جودة مياه بحيرة روال وروافدها.

Translated Description (French)

Dans la présente étude, l'indice de qualité de l'eau (WQI) a été évalué du lac Rawal, qui est une source majeure d'eau potable pour les habitants de la capitale fédérale, Islamabad, et de sa ville adjacente Rawalpindi au Pakistan. Pour cela, l'analyse en composantes principales (ACP) et l'IQE ont été appliquées en tant qu'approche intégrée pour explorer quantitativement la différence basée sur la variation spatiale de 11 paramètres de qualité de l'eau des cinq principaux affluents alimentaires du lac Rawal, au Pakistan. Les résultats de la température dans l'eau, des solides dissous totaux, du pH, de la conductivité électrique, des chlorures et des sulfates étaient bien dans les limites autorisées par l'Organisation mondiale de la santé (OMS). Cependant, les métaux lourds comme le cadmium et le plomb étaient au-dessus des limites autorisées par l'OMS dans les affluents de Bari Imam et de Rumli. De plus, cela a été prouvé par la corrélation de Pearson qui suggérait une forte corrélation positive (0,910*) entre le plomb et le cadmium. Les résultats de la présente étude ont été soumis à une analyse statistique, c'est-à-dire l'ACP, qui a donné trois facteurs majeurs contribuant à 96,5 % de la variance totale. Pour le facteur 1, le pH, le TDS, l'alcalinité, les chlorures, les sulfates et le zinc ont les valeurs de charge de facteur les plus élevées (>0,60) et ont présenté que ces paramètres étaient parmi les paramètres les plus significatifs du premier facteur. Selon les résultats du WQI, l'eau a été classée en deux grandes classes indiquant que l'eau de Bari Imam et Rumli est fortement contaminée par des métaux lourds et totalement impropre à la consommation. Sur la base des résultats de la présente étude, il est suggéré de considérer les métaux lourds comme un élément intégré dans la planification future du maintien de la qualité de l'eau du lac Rawal et de ses affluents.

Translated Description (Spanish)

En el presente estudio, se ha evaluado el Índice de Calidad del Agua (WQI) del lago Rawal, que es una fuente importante de agua potable para las personas en la capital federal, Islamabad, y su ciudad adyacente, Rawalpindi, en Pakistán. Para ello, el análisis de componentes principales (PCA) y el WQI se aplicaron como un enfoque integrado para explorar cuantitativamente la diferencia basada en la variación espacial en 11 parámetros de calidad del agua de los cinco principales afluentes de alimentación del lago Rawal, Pakistán. Los resultados de la temperatura en el agua, los sólidos disueltos totales, el pH, la conductividad eléctrica, los cloruros y los sulfatos se encontraban dentro de los límites permitidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS). Sin embargo, los metales pesados como el cadmio y el plomo estaban por encima de los límites permitidos por la OMS EN LOS afluentes de Bari Imam y Rumli. Además, esto ha sido demostrado por la correlación de Pearson que sugirió una fuerte correlación positiva (0.910*) entre el plomo y el cadmio. Los resultados del presente estudio se sometieron a un análisis estadístico, es decir, PCA, que dio tres factores principales que contribuyeron con el 96.5% de la varianza total. Para el factor 1, pH, TDS, alcalinidad, cloruros, sulfatos y zinc tienen valores de carga de factor más altos (>0.60) y presentaron que estos parámetros se encontraban entre los parámetros más significativos del primer factor. Según los resultados del WQI, el agua se clasificó en dos clases principales, lo que indica que el agua de Bari Imam y Rumli está altamente contaminada con metales pesados y es totalmente inadecuada para beber. Con base en los resultados del presente estudio, se sugiere considerar los metales pesados como un componente integrado en la planificación futura para mantener la calidad del agua del lago Rawal y sus afluentes.

Files

pdf.pdf

Files (4.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6f3a5f93bf2d519baaef94951ff180ff
4.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الجمع بين التقنيات الإحصائية متعددة المتغيرات ومؤشر جودة المياه (WQI) لتقييم التباين المكاني في جودة المياه
Translated title (French)
Techniques statistiques multivariées combinées et indice de qualité de l'eau (WQI) pour évaluer la variation spatiale de la qualité de l'eau
Translated title (Spanish)
Técnicas estadísticas multivariadas combinadas e índice de calidad del agua (WQI) para evaluar la variación espacial en la calidad del agua

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4387477320
DOI
10.21315/tlsr2023.34.3.7

Is supplement to
https://openalex.org/W4251036949 (Other)
https://openalex.org/W4249728238 (Other)
https://openalex.org/W4234609123 (Other)
https://openalex.org/W4212987871 (Other)
https://openalex.org/W4207064856 (Other)
https://openalex.org/W2388493933 (Other)
https://openalex.org/W2350156857 (Other)
https://openalex.org/W2348179995 (Other)
https://openalex.org/W2040560653 (Other)
https://openalex.org/W202183479 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1983618400
  • https://openalex.org/W1985493764
  • https://openalex.org/W1985787346
  • https://openalex.org/W1991771952
  • https://openalex.org/W1998679782
  • https://openalex.org/W2005644000
  • https://openalex.org/W2008267572
  • https://openalex.org/W2042908563
  • https://openalex.org/W2043248851
  • https://openalex.org/W2062193505
  • https://openalex.org/W2069529316
  • https://openalex.org/W2071565459
  • https://openalex.org/W2071924126
  • https://openalex.org/W2075180403
  • https://openalex.org/W2086742398
  • https://openalex.org/W2087927592
  • https://openalex.org/W2094032520
  • https://openalex.org/W2107471665
  • https://openalex.org/W2164303307
  • https://openalex.org/W2166066295
  • https://openalex.org/W2324801482
  • https://openalex.org/W2514002746
  • https://openalex.org/W2582901367
  • https://openalex.org/W2749075453
  • https://openalex.org/W2751442030
  • https://openalex.org/W2911644532