بخشی از مقاله
.چکیده:
یکی از مهمترین مشکلات مرتبط با محیط زیست، اطلاع در مورد چگونگی پراکنش و مقدار آستانه و حد سمی عناصر سنگین در خاک میباشد. شهر اهواز همانند سایر کلانشهرهای ایران در معرض انواع آلودگی زیست محیطی قرار دارند، که این آلودگی ارتباط مستقیم با محیط زیست و سلامتی انسان دارد. تعداد 50 نمونه خاک بصورت تصادفی از سطح خاکهای شهر اهواز برداشت گردید و عناصر کادمیم و سرب در آنها اندازهگیری شد. به منظور تعیین پراکنش مکانی این عناصر از روشهای زمینآماری و غیر زمینآماری استفاده گردید و پراکنش این عناصر به کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی ترسیم گردید. نتایج نشان داد بهترین روش درونیابی برای عنصر کادمیم کریجینگ با خطای مطلق برآوردی 1/216 و برای عنصر سرب روش RBF با مقدار خطای مطلق 0/209 به عنوان بهترین روش انتخاب گردید. حدود 20 درصد از منطقه مورد مطالعه دارای آلودگی بیش از حد استاندارد کادمیم میباشد در حالیکه پراکنش سرب نشان داد که حدود 33 درصد از منطقه مورد مطالعه دارای آلودگی بیش از حد استاندارد میباشد.
کلمات کلیدی: آلودگی، زمینآمار، سیستم اطلاعات جغرافیایی، عناصر سنگین
-* عهدهدار مقاله
مقدمه
فعالیتهای بسیار متمرکز صنعتی و کشاورزی می توانند اثرات سویی بر خصوصیات زیست محیطی خاکها و کیفیت آنها ، بعنوان یکی از مهمترین منابع در دسترس، بجا بگذارد. حفاظت از کیفیت خاکها و جلو گیری از زوال آنها از اصول اولیه برای نیل به توسعه پایدار است. فلزات سنگین از مهمترین آلایندههای خاک میباشند .افزایش سطوح این عناصر با توجه به پایداری آنها در محیط زیست، منجر به جلب توجه محققان در دهههای اخیر شده است(4،8،.(9 این فلزات به طور طبیعی در غلظتهای کم در خاکها و سنگها یافت میشوند ، اما فعالیتهای انسانی سبب افزایش مقادیر رهاسازی و انتشار آنها در محیط زیست می شود(.(10 انباشتگی فلزات سنگین در خاک چه به صورت طبیعی و چه ازطریق فعالیتهای انسانی، مشکلات و مسائلی را به همراه خواهد داشت(.(3 منابع مهم انسانی ورود فلزات سنگین به خاک شامل معدن کاری، صنایع ، حمل و نقل جاده ای، کوره سوزانی پسماند و استفاده از کودها و سموم شیمیایی کشاورزی می باشد. همچنین انتشار از طریق آتشفشان ها، فرآیندهای گاززدایی در پوسته زمین، آتش سوزی جنگل یا ترکیب شیمیایی مواد مادری نیز می تواند از منابع طبیعی ورود آنها به خاک باشد(.(7 سربعموماً در نتیجه استفاده از سوختهای بنزینی سر بدار وارد محیط شهری می شود. در سالهای اخیر به دلیل حذف سرب از بنزین، ورود آن به محیط شهری کاهش چشمگیری داشته است، اما همچنان انباشت پیشین آن در محیط باقی است(.(13 سرب بعد از انتقال در خون به نقاط مختلف بدن منتقل شده و در اندا مهایی مانند کلیه، کبد، طحال، سیستمهای عصبی، مغز استخوان و غدد فوق کلیوی جمع می شود و بالا رفتن غلظت آن ایجاد سمیت شدیدی می کند که در اثر عدم درمان و جلوگیری از آلودگی بیشتر به مرگ منتهی میشود(.(2
کادمیوم نیز که در تایر خودروها وجود دارد از طریق استهلاک خودروها و ترافیک به محیط شهری وارد میشود((13 مهمترین اثرات سوء کادمیم، تجمع مزمن آن در قشر رویی کلیه بوده و زمانی که غلظت آن به 200 میکروگرم در هر کیلوگرم وزن تر کلیه برسد، سبب از کار افتادن مجاری کلیوی میشود .نرم شدن استخوانها به واسطه اختلال در موازنه کلسیم و فسفر از دیگر علائم مسمومیت کادمیم می باشد(.(12
اغلب مطالعات در مورد آلودگی فلزات سنگین مانند ارزیابی اثرات زیست محیطی فلزات سنگین با تعیین توزیع مکانی آنها آغاز می شود(.(7 در این زمینه لزوم بکارگیری روشهای پیشرفته آماری ضرورت دارد. روشهای زمـین آمـاری از ابزارهـای مفیـد
برای آنالیز دادههای پیوسته از نظر زمانی و مکانی می باشد(.(3علم زمین آمار از دقیق تـرین روشهـایی اسـت کـه عـلاوه بـر توصیف تغییرات مکانی و زمانی دادهها قادر به تهیه نقشههای کمی توزیع آلودگی با حداقل واریانس ممکن می باشد((5و ایـن روشها امکان کمی نمودن توزیع مکانی غلظت عناصر را فراهم می کند(6،.(5 درونیابی تکنیکـی اسـت کـه از مقـادیر معلـوم نمونهبرداری شده، برای پیشبینی مقادیر مجهول در محلهای نمونهبرداری نشده استفاده میشود. در تکنیکهای زمینآماری، آمار مکانی و روابط ریاضی در تعیین مقادیر دادهها موثر است که البته قابلیـت تخمـین خطـا را نیـز در ایـن روش وجـود دارد. کریجینگ یکی از روشهای زمین آمار است که مبتنی بر میانگین متحرک وزندار میباشد. در طی آن، برای تخمین مقادیر در نقاط نمونه برداری نشده، وزنهایی را به مقادیر نمونهبرداری شده اطراف نسبت میدهد و بهترین تخمینگر خطی نااریب اسـت .(1) این تخمینگر به صورت زیر تعریف میگردد :
i i n
*
.Z( x ) Z
i1
سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS یک سیستم کامپیوتری برای مدیریت و تجزیه و تحلیل اطلاعات مکانی بـوده کـه قابلیـت جمعآوری ، ذخیره،تجزیه تحلیل و نمایش اطلاعات جغرافیایی را دارد.در این مطالعه با اسـتفاده از ایـن نـرمافـزار بـه تجزیـه و تحلیل دادههای مکانی ، انجام روشهای درونیابی و تهیه نقشههای نهایی استفاده شده است.
مواد و روشها
شهر اهواز از نظر جغرافیایی بین 49 درجه و 12 دقیقه طول شرقی تا 31 درجه و 50 دقیقه عرض شمالی قرار گرفته است و در بخش جلگه ای به ارتفاع 18 متر از سطح دریا واقع می باشد . مساحت شهر اهواز 20477 هکتار است که فقط 6923 هکتار آن در بافت شهری قرار گرفته است. نمونه برداری به روش سیستماتیک تصادفی انجام میگیرد. خاکها از عمق 0 الی30 سانتیمتری برداشت میگردند. به طور کلی در این پژوهش تعداد 50 نمونه برداشت میگردد. نمونهها پس از انتقال به آزمایشگاه در حرارت 105 درجه سانتیگراد خشک میگردند. نمونههای خاک از سطح شهر، پارکها و حاشیه کنار جادهها با پراکندگی یکنواخت برداشت میگردند. محل برداشت نمونهها به کمک دستگاه موقعیتیاب جغرافیایی ثبت میگردند. نمونه-
های خاک با استفاده از روش استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا((USEPA (روش (3050B هضم و غلظت عناصر سنگین با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازهگیری میشوند. دادههای حاصله درصورت نرمال نبودن نرمال گردیدند و با استفاده از روشهای زمین آمار مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. روشهای زمینآمار به منظور برآورد تغییرپذیری
متغیرهای ناحیهای از روش سمیواریوگرام استفاده میکنند که این روش پارامترهای ورودی مورد نیاز برای درونیابی کریجینگ را فراهم میکنند( (14که بصورت زیر محاسبه میگردند
