بخشی از مقاله
بررسی آلودگی خاك حاشیه خیابان ها به فلز کادمیوم و رابطه ي آن با حمل و نقل
چکیده
خاك مهمترین جزء طبیعی و بستر فعالیت هاي انسان وسایر موجودات زنده به شدت مورد تهدید انـواع مختلفـی از آلاینده ها از جمله فرو نشست و انباشت فلزات سنگین، و ترکیبات آلی می باشد. در مناطق شهري وضعیت آلـودگی خاك سطحی از نظر فلزات سنگین شدیدا تحت تاثیر ترافیک می باشد. منابع کادمیوم شامل ذرات خروجی از اگزوز، ذرات پوشاننده تایر، ذرات حاصل از فرسایش سطح خیابان، ذرات ناشی از استهلاك لنت ترمز و ... می باشد. در ایـن تحقیق مروري بر بررسی هاي انجام شده محققان در شهر هاي مختلف ایران و همچنین کشورهاي دیگر در رابطه بـا غلظت فلز کادمیوم در حاشیه خیابان ها و جاده ها و رابطه ي آن با حمل و نقل و ترافیک بررسی شده اسـت و نتـایج نشانگر بالا بودن میزان این فلز در تمامی نقاط اندازه گیري شده و رابطه مستقیم آن با ترافیـک میباشـد. همچنـین پارامتر هاي اثر گذار بر روي غلظت فلز مانند فاصله از جاده ، بافت و ساختار خاك، پارامتر هـاي مختلـف ترافیکـی مانند سرعت ،حجم ترافیک روزانه ، حجم ترافیک کل ، توپوگرافی ، پوشـش گیـاهی و .. در مطالعـات انجـام شـده بررسی و جمع بندي گردیده شد.
کلمات کلیدي : کادمیوم ، محیط زیست ، آلودگی ، فلزات سنگین، خاك
1
مقدمه
طبق آمار انتظار می رود که جمعیت جهان از 6/1 بیلیون نفر در سال 2000 به 8/3 بیلیون نفر در سال 2030 افـزایش یابــد (سلماســی، .( 1392 بــا افــزایش جمعیــت، نیـــاز جوامــع بــه جابــه جــایی و ارتباطــات، اســـتفاده از
وسایل نقلیه، به ویژه خودروهاي شخصی روز به روز افزایش می باشد، به طوري که بر اساس پیش بینی انجام شـده در سال2020 میلادي حدود 950 میلیون وسیله نقلیه در جهان وجود خواهد داشت .( Schwela and Zali, 1999) از
طرفی یکی از منابع اصلی تولید فلزات سنگین در شهرها خودروها هستند که با تولید آلاینده ها و وارد کـردن آنهـا بـه محیط و به خصوص هوا، باعث آلودگی خاك اطراف راهها میشوند(.( Fakayode et al, 2003 فلزات در طبیعت غیر
قابل تجزیه زیستی می باشند. تصاعدات بالاي آن ها و رسوب شان به مرور زمان موجب غنی سازي هاي آنومالی شـده است که باعث می شود محیط زیست به فلزات آلوده گردد. حضور فراوان آلاینـده هـا در محـیط هـاي شـهري، بـویژه
درخاك هاي شهري، و ارتباط نزدیک آن ها به جمعیت انسانی، در معرض قرار گیري انسان هـا را بـه فلـزات از طریـق استنشاق، هضم و تماس پوستی وسعت داده است .(Farago et al, 1995) در بین عناصر سنگین، فلز کادمیوم بـه
دلیل نیمه عمر طـولانی در بـدن انسـان و دیگـر حیوانـات و سـمی بـودن زیـاد از اهمیـت ویـژه اي برخـوردار اسـت.
(سامانی و همکاران، .( 1386 هدف از این مطالعه بررسی میزان آلودگی خاك هاي حاشیه خیابان ها و جاده ها به فلـز کادمیوم و تاثیر آن بر سلامتی انسان می باشد که طی مطالعات مـروري محققـان در چنـدین شـهر در ایـران و جهـان گرداوري شده است.
کادمیوم
در واژه نامه هاي شیمیایی به فلزاتی با جرم بیشتر از 5 گرم بر سانتی متر مکعب فلز سنگین اطلاق می شود . لـیکن از نظر بیولوژي این واژه به عناصري که داراي خاصیت سمی هستند اطلاق می گردد. بر این اساس فلزاتی که در فهرسـت مواد سمی قرار می گیرند عبارتند از : آلومینیوم ، آرسنیک ، کـروم ، کبالـت ، آهـن ، سـرب ، مـس ، جیـوه ، منگنـز ، بیسموت ، کادمیوم ، نیکل ، سلنیوم ، تالیوم ، روي ، قلع و تیتانیوم ( عرفانمنش، .( 1379
کادمیوم فلزي سفید رنگ، نرم و لوله شونده می باشد . میانگین غلظت آن در پوسته زمین 0/2 ، فراوانی در خاك 0/7
0/01 – و به طور متوسط 0/06 میلی گرم در کیلوگرم تخمین زده شده است( .( Alloway, 1990 منشأ کادمیوم در خاك ها شامل مواد مادري خاك، کودهاي شیمیایی به خصوص کود هاي فسفاته، کود هاي حیوانی، کادمیوم معلـق در جو، کاربرد لجن فاضلاب در اراضی، احتراق سوخت هاي فسـیلی و اسـتخراج معـادن و ذوب فلـزات مـی باشـد (نـادر،
.( 1382 بعلاوه خاك هاي طرفین جاده به کادمیوم لاستیک و روغن اتومبیل آغشته می شـوند( سـالاردینی، .(1367
در خاك هاي شهري و گرد و غبار جاده اي منابع فلزات سنگین شامل انتشار ترافیکی شـامل ذرات خروجـی از اگـزوز،
ذرات پوشاننده تایر، ذرات حاصل از فرسایش سطح خیابان، ذرات ناشی از استهلاك لنت ترمز می باشـد ( Wei and .(Yang, 2010
سازمان جهانی بهداشت ، سازمان غذا و کشاورزي ( (WHO/FAO حداکثر میزان قابل تحمل جذب هفتگـی کـادمیوم را 7 میلی گرم بر کیلوگرم ( در حدود 60 میکروگرم در روز ) تعیین کرده اند . FDA حداکثر میزان جذب قابل تحمـل روزانه را به میزان 55 میکروگرم در روز پیشنهاد کرده است. جذب کادمیوم در حیوانات و انسان باعـث بـروز انـواعی از اثرات سمی می گردد. ( بطور مثال هپاتیت، شکستگی استخوان و تراتوژنیک ) این اثرات عموما در غلظت هاي بـالاتر از رژیم غذایی رخ می دهد( عرفانمنش، .( 1379
آلودگی محیط هاي شهري با فلزات سنگین
محیط زیست شهري محیطی است که تغییرات زیادي توسط انسان پیدا کرده است تا زیستگاه هایی مناسب با شـرایط زندگی انسان فراهم سازد. برخی ویژگی هاي متشخص این گونه محیط ها جمعیت متراکم و سطح نسبتا بالاي فرآوري است که از فعالیت هاي غیر کشاورزي ناشی می شود. یک محیط شهري همچنین شامل انـواع گونـاگون سـاختمانها و شبکه وسیعی از راه هاست که تراکم بالایی از شبکه حمل ونقل موتوري را دارا می باشد. این ویژگی ها فقط تحت یـک شرایط می توانند وجود داشته باشند: تغییرات شدید فیزیکی به محیط . این تغییرات به نوبه خود، ویژگی هاي فیزیکی، شیمیایی و زیستی را تغییر می دهند که باعث می شود این گونه محیط ها از اکوسیستم هاي طبیعی متفـاوت باشـند
( سلماسی ، .( 1392
در حقیقت خاك هاي مناطق شهري به دلیل فعالیت هاي شدید انسانی، بسیار دست خورده بوده و حتی ممکن است از جاي دیگري حمل شده باشند (Harrison et al, 1981) همچنین جهت بـاد در محـیط هـاي شـهري تحـت تـاثیر
موقعیـــت ســـاختمان هـــا قـــرار مـــی گیـــرد. ایـــن مســـاله باعـــث تغییـــر در جهـــت و ســـرعت بـــاد می گردد که به نوبه خود باعث توزیع و رسوب گرد و غبار و سایر ذرات می گردد کـه پیامـد آن تـه نشـینی ترجیحـی فلزات سنگین می باشد( سلماسی ، 1392 ).علاوه بر این ها، ذرات گرد و غبار روي سنگفرش خیابان ها می تواننـد بـه سادگی توسط باد در هوا معلق شوند یا اینکه توسط هرزآب شهري شسته شوند ( سلماسی ، ( 1392
بررسی آلودگی خاك حاشیه خیابان ها در شهرهاي بزرگ ایران
غلظت بالاي فلزات سنگین در نتیجه فعالیت هاي انسانی از مدت ها قبل گزارش شده است (Beket ,1980) اگرچه سرب بعنوان یکی از اولین آلاینده هاي محیط زیست بررسی شده است امـا سـایر فلـزات سـمی و بـالقوه نیـز ماننـد
کادمیوم ، مس و نیکل و روي نیز بررسی شده اند . مشابه سرب این فلزات سنگین در میان پر مصـرف تـرین فلـزات قراردارند با تاثیرات سمیت بر روي انسان هایی که در معرض آنها قراردارنـد .( Callender and Rice.,2000) در
مطالعه اي سامانی و همکاران چهار سایت در حاشیه خیابان هاي شهر اصفهان انتخاب کردند و از دو عمق سطح ( 0
تا 5 سانتیمتر) و عمق ( 50 تا 55 سانتیمتر) تا فاصله50 متري از لبه خیابان ها نمونه هایی را انتخاب کردند. نتـایج بررسی آماري داده هاي مربوط به مقادیر سرب و کادمیوم نمونه ها نشان داد که خاك حاشیه خیابـان هـا بـه فلـزات سنگین آلوده بوده، به طوریکه استاندارد حداکثر مجاز این فلزات در خاك کشاورزي را تأمین نمی کند در این تحقیق محققان الگوي لگاریتمی را بعنوان الگوي مناسبی براي توزیع غلظت این فلزات در خاك حاشیه خیابـان هـا معرفـی نمودند (سامانی و همکاران ، .(1392 در مطالعه اي دیگر وفادار و همکاران با بررسی فلزات سنگین (سرب و کادمیوم، روي و نیکل) در فواصل یک ، 10 و 100 متر از خاکهاي جاده بزرگراه بندرشهید رجایی نشان دادند که میزان فلزات کادمیوم و سرب بیش از مقادیر گزارش شده معمول در خاکهاي شهري بـوده اسـت. همچنـین در ایـن مطالعـه نیـز بالاترین غلظت فلزات سنگین در فاصله 1 متري از جاده اندازه گیري شد (وفادار و همکاران ، .( 1389
غلظت سرب در غبار حاشیه جاده اي در انواع راه هاي مختلف ارتباطی در شهر سنندج مورد بررسی قرار گرفـت کـه نتایج بدست آمده نشان داد که مقدار آلودگی سرب در برخی از نمونه هاي جمع آوري شده بالا بوده و اکثـر نقـاطی
3
که میزان آلودگی بالا بوده با جاده هاي اصلی با تراکم ترافیک بالا مطابقت داشته است (سـیجانوندي و همکـاران ،
.( 1393
نادري زاده و همکاران 1392 میزان آلودگی فلزات سنگین در گرد و غبارهاي منطقه صنعتی عسلویه، شهر بوشـهر و ترانسکت بین این دو شهر به عنوان منطقه غیر شهري را با جمع آوري 50 نمونه گرد و غبار به صورت خشک از روي برگهاي نخل و تعیین غلظت کل روي و آهن نمونه ها تعیین کردند نتایج نشان داد گـرد و غبـار هـر سـه منطقـه از لحاظ عناصر روي و آهن در کلاس آلودگی زیادقرار دارد. به نظر میرسد عوامل انسانی از جمله ترافیک شهر بوشهر و گسترش صنعت در منطقه عسلویه عامل افزایش آلودگی گرد و غبارها به عنصر روي بوده است. آنها نسبت به انتقال از خطرات بیشتر این موضوع گرد و غبار در اتمسفر و رسیدن آن به آبهاي دریایی و ورود فلـزات سـنگین زیـادي بـه درون آب دریاها با توجه به داشتن بیشترین مرز آبی با خلیج فارس و تغذیه ساکنین ایـن شـهرها از آبـذیان منطقـه ابراز نگرانی کرده اند. ( نادري زاده و همکاران ، ( 1392
در مطالعه اي غلظت فلزات سنگین در خاك هاي کنار جاده اي در شهر اهواز بررسی گردید ( سـرلک و همکـاران ،
( 1393 که نتایج نشانگر میزان بالاي فلزات کادمیم، مس، سرب، روي در مناطق با حجم ترافیک بالا را ثابت کردند. (سرلک و همکاران ، .(1393 نتایج تحقیقات رحمانی و بررسی آلودگی خاك به وسیله سرب حاصل از وسـایل نقلیـه در محدوده برخی از بزرگ راه هاي ایران نشان داد که غلظت سرب در حاشیه بزرگراه ها ایران بویژه در سطح خـاك در مقایسه با غلظت زمینه بیشتر است و با افزایش فاصله از جاده بصورت نمایی کاهش می بابد و با توجـه بـه دامنـه غلظت معمول سرب در خاك 2 تا 300 میکروگرم در گـرم و دامنـه غلظـت بحرانـی سـرب در خـاك 100 تـا 400
میکروگرم بر گرم ذکر شده در خاك هاي مناطق اندازه گیري شده از 10 تا 800 میکروگرم بـر گـرم گـزارش شـده است در مورد عمق خاك بیشترین غلظت سرب در هر فاصله از جاده در عمق سطحی خاك صـفر تـا 5 سـانتی متـر اندازه گیري که نشان دهنده جذب و تثبتی در سطح خاك می باشد غلظت سرب نمونه هاي خاك حاشیه جـاده بـا ترافیک همبستگی مستقیم و خوبی داشت ( رحمانی، .( 1379
همچنین در پژوهشی در تهران یوسفی و همکاران با بررسی خاك سـطحی اطـراف خیابـان هـاي شـهري، بـه ارزیـابی وضعیت آلودگی خاك به سرب پرداخته و در مجموع 12 نمونه خاك از 7 ایستگاه در راستایی به طول 211 متر عمـود بر خیابان و در فواصل صفر، 51 و 211 متري جمع آوري کردند و بمنظور آنالیز شیمیایی، عصاره گیري با استفاده از 4
نوع اسید انجام گردید که در نهایت غلظت سرب با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتري اندازه گیـري شـد کـه میـانگین غلظت سرب در خاك حاشیه خیابان 221/12 میلی گرم بر کیلوگرم اندازه گیري شد و غلظـت سـرب بسـیار بیشـتر از غلظت زمینه می باشد (یوسفی و همکاران، .(1392
در بررسی هاي دیگري در بزرگراه چالوس – تنکابن میزان سرب و کادمیوم در دو سطح 5 و 15 سانتی خـاك بررسـی با تعیین عوامل ترافیکی موثر شامل حجم ترافیک کل، حجم ترافیک روزانه و متوسـط سـرعت بررسـی گردیـد نتـایج نشانگر آن بود که اثرگذارترین پارامتر ترافیکی بر مقدار فلزات خاك، حجم ترافیک کـل اسـت. ( اعظمـی و همکـاران،
( 1392
هاشمیان و همکاران انواع بافت هاي خاك را در خصوص تغییرات میزان جذب سرب و کادمیوم بررسی نمودند نتـا یـج نشان داد که با افزا یش غلظت محلول میزان جذب افزایش یافت اما شیب افـزایش نزولـی اسـت کـه بیـانگر پـر شـدن
