توزیع مکانی کادمیوم، روی و وانادیوم در خاک سطحی و تجمع آنها در تعدادی از محصولات زراعی استان همدان

چکیده پایان نامه کارشناسی ارشد

آلودگی های زیست محیطی

توزیع مکانی کادمیوم، روی و وانادیوم
 در خاک سطحی و تجمع آنها در تعدادی از محصولات زراعی
استان همدانامین گلشاهی

چکیده :نگرانی جهانی در رابطه با سمیت فلزات سنگین در محیط زیست وجود دارد. آلودگی خاک به عناصر سنگین می ­تواند به طور مستقیم و غیرمستقیم بر سلامتی موجودات زنده اثر گذارد. با افزایش غلظت فلزات در خاک، احتمال ورود آن­ها به گیاهان نیز افزایش می  یابد. در نتیجه، تجمع آن­ها به خصوص در محصولات کشاورزی برای سلامتی انسان مخاطره ­آمیز خواهد بود.

هدف از این مطالعه، تعیین توزیع مکانی کادمیوم، روی و وانادیوم در خاک سطحی استان همدان، ارزیابی وضعیت آلودگی این فلزات در خاک و تعدادی از محصولات کشاورزی و بررسی ریسک ناشی از عناصر سنگین موجود در گیاهان مصرفی کشت شده در اراضی کشاورزی می  باشد.

بدین منظور با استفاده از روش نمونه­ برداری سیستماتیک تصادفی، نمونه ­های خاک سطحی (cm 20ـ0) برداشت گردید و غلظت عناصر سنگین و برخی از پارامترهای خاک از جمله pH، EC، درصد ماده آلی و درصد شن، درصد سیلت و درصد رس تمامی نمونه­ ها آنالیز شد. با استفاده از تصاویر ماهواره­ای نقاط نمونه ­برداری خاک واقع بر روی اراضی کشاورزی تعیین گردید و نمونه­ های گیاهان سیب زمینی (غده)، گندم، جو و ذرت (بذر) و یونجه (اندام هوایی) برداشت شد.

دقت روش­های کریجینگ با مدل­های مختلف با استفاده از خطای قدرمطلق میانگین و خطای بایاس میانگین مقایسه شد و روشی که دارای بالاترین میزان دقت بود برای تهیه نقشه فلزات سنگین خاک مورد استفاده قرار گرفت. غلظت زمینه برای کادمیوم و وانادیوم با استفاده از پارامتر میانه و برای فلز روی با استفاده از شاخص توزیع زمین شیمیایی محاسبه شد و وضعیت آلودگی خاک با استفاده از شاخص بار زمین شیمیایی تعیین گردید. فاکتور انتقال فلزات سنگین از خاک به گیاه نیز برای تعیین میزان انباشتگی آن­ها در گیاهان زراعی محاسبه شد. پتانسیل ریسک سلامتی در ارتباط با عناصر سنگین محصولات زراعی (گندم و سیب زمینی) نیز با استفاده از شاخص ریسک سلامتی، ارزیابی گردید.

نتایج نشان داد که غلظت عناصر مورد مطالعه در خاک استان همدان در دامنه طبیعی قرار دارد و کمتر از حداکثر غلظت مجاز با توجه به سمیت آن­ها برای گیاه می  باشد. میزان کادمیوم، روی و وانادیوم گیاهان نیز پایین­تر از حد سمیت آن­ها در گیاهان است. برای پهنه­ بندی فلزات سنگین خاک، کریجینگ گسسته با مدل نمایی برای کادمیوم و وانادیوم و کریجینگ ساده با مدل گوسی برای فلز روی، دارای بالاترین میزان دقت در بین روش­های کریجینگ بودند. روی  هم­گذاری توزیع مکانی فلزات سنگین خاک با نقشه­ های زمین شناسی و کاربری اراضی نشان داد که کادمیوم منشأ زمین شناسی و کشاورزی دارد. برای فلز روی علاوه بر ماده مادری خاک، فعالیت­های کشاورزی در غنی شدن خاک منطقه به این عنصر نقش به  سزایی داشته است. برای وانادیوم عامل اصلی که غلظت این عنصر را کنترل می­کند، زمین شناسی منطقه می­باشد. براساس شاخص بار زمین شیمیایی به جز تعداد 10 نمونه خاک که از نظر کادمیوم آلوده و بر روی اراضی کشاورزی واقع بودند، آلودگی خاک به فلزات سنگین وجود ندارد. بالاترین مقدار فاکتور انتقال نیز مربوط به کادمیوم در گیاه سیب زمینی می­ باشد.

منبع : دانشګاه صنعتی اصفهان-دانشکده منابع طبیعی-ګروه محیط زیست

استاد راهنما : دکتر نورالله میرغفاری

جذب فلزات سنگین به وسیله باطله های معدنی

چکیده پایان نامه کارشناسی ارشد

آلودگی های زیست محیطی

جذب فلزات سنگین به وسیله باطله های معدنی
اکرم نوری کمری

چکیده

رشد روز افزون جمعیت، توسعه صنعتی و افزایش مصرف آب بویژه در کشورهایی که در اقلیم خشک و نیمه خشک قرار دارند، موجب محدودیت جدی منابع آب برای مصارف گردیده است. در فاضلابهای صنعتی، ترکیبات مختلفی وجود دارند که مهمترین آنها، فلزات سنگین می‌باشند. با توجه به خاصیت تجمع‌پذیری این ترکیبات در بافت‌های مختلف موجودات و خواص سرطان‌زایی آنها، رعایت استانداردهای زیست محیطی تخلیه فاضلاب‌های صنعتی حاوی این عناصر ضروری است.

روش‌هایی که به طور معمول برای حذف فلزات سنگین از محلولهای آبی مورد استفاده قرار می‌گیرد عبارتند از:   انعقاد و ته‌نشینی، ترسیب شیمیایی، اسمز معکوس، جذب و تبادل یونی. اما به علت وجود محدودیت‌هایی مانند هزینه بالا در پاره‌ای از موارد بازده پایین این روش‌ها، در چند دهه­ ی اخیر مسأله­ ی جذب سطحی برای حذف فلزات سنگین با استفاده از جاذب‌های ارزان قیمت توجه زیادی را به خود معطوف داشته است.

دراین پژوهش،   از باطله‌های معدن سرب و روی ایرانکوه واقع در اصفهان بعنوان جاذب فلرات سنگین استفاده شد. برخی از خصوصیات باطله‌ها مانند ظرفیت تبادل کاتیونی(CEC)، ترکیب شیمیایی، فازهای تشکیل دهنده آنها و سطح ویژه بترتیب با روش‌های استات آمونیوم، XRD، XRF و N₂-BET تعیین شد. آزمایشات جذب به دو شیوه پیوسته و ناپیوسته،   با استفاده از محلول‌های آزمایشگاهی حاوی فلزات کادمیوم، روی، سرب، مس و نیکل و پساب‌های صنعتی آبکاری انجام گرفت. شرایط بهینه جذب درpH‌ های مختلف، غلظت اولیه یون فلزی، زمان، دانه‌بندی و مقدار جاذب در آزمایشات ناپیوسته(Batch)   و احیاء جاذب به روش ستونی مطالعه شد. برای اصلاح خصوصیات جذبی باطله‌ها،  سه تیمار اسیدی، بازی و آب مقطر انجام گرفت. زمان تعادل مناسب برای جذب کادمیوم30 دقیقه و برای روی 60 دقیقه به دست آمد. با افزایش pH، درصد جذب به علت افزایش مکان‌های جذب و کاهش رقابت یون H⁺، افزایش یافت و در سطح %5 معنی‌دار بود. حداکثر جذب فلزات کادمیوم و سرب در5=   H به ترتیب%62 و %76   و برای فلزات روی، مس، و نیکل در6= pH به ترتیب %53، %56 و %32 بدست آمد. برازش هم دما‌های جذب سطحی نشان داد که جذب فلزات روی، نیکل و مس توسط باطله‌ها با مدل خطی فروندلیچ وجذب سطحی کادمیوم با مدل خطی لانگمویر مطابقت دارند. جذب سرب با هر دو مدل به خوبی توصیف شد. با کاهش اندازه ذرات جاذب، درصد جذب به علت افزایش سطح ویژه افزایش یافت.   تفاوت تیمارها در جذب کادمیوم، روی و سرب در سطح %5 معنی‌دار بود.

تأثیر   تیمارها در جذب به این ترتیب بود: تیمار بازی < تیمار آب مقطر< تیمار اسیدی،   به طوریکه درصد جذب کادمیوم و سرب با تیمار بازی به بیش از %90 رسید. نتایج   آزمایشات ستونی باطله‌های بازی   نشان داد که باطله‌های اشباع شده بعد از عبور اسید و آب مقطر، توانایی جذب مجدد فلزات سنگین   بدون کاهش میزان جذب را دارند. در آزمایشات مربوط به پساب‌های صنعتی، در غلظت‌های پایین فلزات سنگین، درصد جذب بالا بود.از این رو می‌ توان نتیجه گرفت که باطله‌های معدنی قابلیت حذف فلزات سنگین از پسابهای صنعتی را دارند.

منبع : دانشګاه صنعتی اصفهان-دانشکده منابع طبیعی-ګروه محیط زیست

استاد راهنما : دکتر نورالله میرغفاری