پهنه بندی آلودگی به فلزات سنگین در خاک های منطقه همدان

پهنه بندی آلودگی به فلزات سنگین در خاک های منطقه همدان
الهه موسوی

چکیده

خاک سپهر یک مرکز تجمع مهم برای آلاینده ها است و آلاینده های منتشره، شامل منابع مختلفی مثل گازهای خروجی از وسایل نقلیه، پسماندهای صنعتی،رسوب گرد و غبار و مواد معلق در اتمسفر، احتراق زغال سنگ و رسوب دیگر آلاینده هامی باشد. مهمترین آلاینده های خاک شامل فلزات سنگین،بارشهای اسیدی و مواد آلی می باشند که از این میان فلزات سنگین به واسطه طبیعت غیر قابل تجزیه،سمیت زیاد،اثرات تجمعی و سرطان زایی مورد توجه می باشند. لذا بررسی توزیع غلظت عناصر سنگین جهت پایش آلودگی خاک و حفظ کیفیت محیط زیست ضروری است.

این تحقیق با هدف تهیه نقشه توزیع مکانی غلظت فلزات سنگین مس، کروم،آرسنیک و آنتیموان و محاسبه غلظت زمینه ژئوشیمیایی و فاکتور آلودگی انجام شد. با استفاده از روش نمونه‌برداری سیستماتیک تصادفی طبقه بندی شده 286 نمونه خاک سطحی (20-0 سانتیمتری) از منطقه ای به وسعت19547 کیلومتر مربع جمع آوری گردید و غلظت کل عناصر، خصوصیات خاک شامل pH، ماده آلی، در صد رس، سیلت و شن در آنها اندازه‌گیری شد. برای پهنه بندی غلظت فلزات سنگین از تکنیک های زمین آمار و GIS و روش‌ های کریجینگ، معکوس وزنی فاصله و توابع شعاع پایه استفاده گردید، سپس نتایج حاصل از این روش ها با استفاده از تکنیک جک نایف و شاخص های میانگین مطلق خطای تخمین، جذر میانگین مربعات خطای تخمین و شاخص تطابق مقایسه شدند و روش کریجینگ برای تهیه نقشه های توزیع فلزات سنگین انتخاب شد. نقشه پهنه بندی غلظت فلزات آنتیموان، مس و کروم با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل نمایی و فلز آرسنیک با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل کروی، تهیه شد. همچنین برای تهیه نقشه‌های احتمال افزایش غلظت فلزات از غلظت مبنا، ساختار مکانی متغیرها و اعتبار واریوگرام مربوط به هر کدام از فلزات سنگین بررسی شده و در نهایت بهترین مدل و مناسبترین روش پهنه بندی انتخاب شد. غلظت زمینه ژئوشیمیایی با استفاده از میانه داده های فلزات سنگین و شاخص توزیع زمین شیمیایی، به تفکیک سنگ بسترهای مختلف محاسبه شد. سپس با استفاده از نتایج شاخص توزیع زمین شیمیایی ، فاکتور آلودگی و شاخص زمین انباشتگی فلزات برای تعیین میزان آلودگی بدست آمد. 

تجزیه و تحلیل نقشه پهنه بندی فلزات سنگین مورد مطالعه با توجه به نقشه کاربری اراضی و ساختار زمین شناسی   نشان داد که عناصر آرسنیک، آنتیموان، مس و کروم منشأ زمین شناسی دارند. در عین حال فاکتور آلودگی عناصر آرسنیک، مس و کروم، فعالیت های کشاورزی را عامل تجمع بیشتر این عناصر در اراضی کشاورزی معرفی می کند. بررسی نقشه پهنه بندی غلظت فلزات سنگین و نقشه زمین شناسی نشان داد که طبقات سنگ بستر ماسه سنگ، سنگ آهک، شیل و آذرین و دگرگونی عامل اصلی بالا بودن غلظت فلزات سنگین خاک در منطقه مطالعاتی می باشد.

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