بخشی از مقاله
بررسی شاخص های آلودگی فلزات سنگین کروم، نیکل و آلومینیوم در گرد و غبار اطراف کارخانه سیمان قاین
چکیده
یکیازعوامل آلاینده محیط زیست گردوغبارسیمان میباشد؟ فلزات سنگین میتوانندبااتصال به ذرات گردوغباردر مقیاس وسیعی انتشاریابند؟ در این مطالعه 18 نمونه گرد و غبار در پاییز 1393 در دامنه فاصله ای 700 - 200 متری در سه محور در جهت باد غالب پاییزی ( (محور اول خارج از محدوده باد غالب) از اطراف کارخانه سیمان قاین جمع آوری گردید .
غلظت کل کروم، نیکل و آلومینیوم پس از عصاره گیری با اسید نیتریک با استفاده از دستگاه جذب اتمی شعله ای تعیین شد . شاخص های زمین انباشتگی (Igeo)، فاکتور آلودگی (Cf) و شاخص بار آلودگی (PLI) مورد استفاده قرار گرفتند . نتایج مطالعه نشان داد شا خص زمین انباشتگی نیکل در یک ایستگاه غیر آلوده و در سایر ایستگاه ها در محدوده غیرآلوده تا آلودگی متوسط و آلودگی متوسط است. فاکتور آلودگی نیکل، کروم و آلومینیوم آلودگی متوسط را نشان داد به جز نیکل که در 5 ایستگاه آلودگی بالا را نشان داد . شاخص PLI برای تمامی ایستگاه ها بالاتر از 1 می باشد. نتایج حاصل از آنالیز سه شاخص نشان می دهد آلودگی در منطقه شدید نبوده است ولی با گذشت زمان امکان توسعه اثرات آن وجود دارد .
کلمات کلیدی: شاخص بار آلودگی، شاخص زمین انباشتگی، فاکتور آلودگی
.1 مقدمه
ایران از معدود کشور هایی است که با جدیت فراوان در صدد توسعه ی گسترده ی صنعت سیمان است .[17] مهمترین اثر سوء کارخانه های سیمان بر محیط اطرافش انتشار گرد و غبار حاوی فلزات سمی است .[4] گرد و غبار هوا دارای دومنشاء طبیعی و انسانی است . فعالیت انسانها و نیروی باد غالباً باعث می گردد تاگرد و غبار در اتمسفر معلق شود.[20] البته سهم هر یک از منابع به وضعیت اقلیمی منطقه و میزان فعالیت های انسانی بستگی دارد .[9] از عوامل انسانی تولید گرد وغبار می توان به نیروگاه برق، کارخانه های تولید سیمان، کارگاه های تولید کاشی و سرامیک، صنایع فلزی به و یژه آهن ،کشاورزی، معادن، فعالیتهای ساختمانی و تخریب و حمل و نقل اشاره نمود .[12] فلزات سنگین آن دسته از عناصر شیمیایی هستند که دارای دانسیته بیشتر از 3 تا 5 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیاری از این عناصر از نظر تأثیر بر رشد بیولوژیکی حائز اهمیت بوده و بسیاری از آنها حتی در غلظت های کم نیز ممکن است برای گیاهان یا حیوانات و یا حتی انسان سمی باشد.[5] امروزه گرد و غبار اتمسفری یکی از منابع مهم فلزات سنگین است که بویژه در محیط زیست شهری و صنعتی بررسی میشود .[13] بنابراین، شمار زیادی از مطالعات، غلظت فلزات سن گین در فرونشست اتمسفری را مورد مطالعه قرار دادهاند .[14] بخش اعظم این مطالعات در کشورهای پیشرفته با پیشینه طولانی صنعت انجام شده و تعداد کمتری در کشورهای در حال توسعه صورت گرفته است 14] و .[19 انسانها از طریق خوردن، تنفس و جذب پوستی ذرات گرد و غبار تحت تأثیر فلزات سنگین، همراه گرد و غبار قرار می گیرند .[2]
تئوری و پیشینه تحقیق
محمودی و خادمی (1391)، در تحقیقی با عنوان غلظت برخی فلزات سنگین در گرد و غبار اتمسفری اصفهان و برخی شهرهای مجاور انجام داد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که غلظت فلزات سنگین در م ناطق مختلف با توجه به منابع آلاینده در هر منطقه متفاوت بوده است و غلظت فلزات در مقایسه با میانگین خاک های منطقه به مراتب بالاتر می باشد. هم چنین حداکثر نرخ فرونشست فلزات مورد مطالعه در دوره آبان و آذر به دنبال افزایش استفاده از وسایل گرمایشی و وقوع پدیده وارونگی دمایی بوده است .[2] آبیمبولا و همکاران (2007)، در تحقیقی نشان دادند میزان سرب، مس و نیکل بطور قابل توجهی در خاک و سنگهای اطراف کارخانه سیمان نیجریه بالا است .[3]
.2 مواد و روش ها منطقه مورد مطالعه
شهر قاین در عرض جغرافیایی 33 درجه 43 دقیقه و طول جغرافیایی 59 درجه 11 دقیقه قرار گرفته است . کارخانه سیمان قاین در 10 کیلومتری جاده قاین - بیرجند قرار دارد. بهره برداری از تولید کارخانه سیمان قاین در دی ماه سال 1373 آغاز شد و در سال 1385 با اجرای موفقیت آمیز طرح افزایش ظرفیت تولید روزانه کارخانه به 2600 تن افزایش یافت. بالاترین میزان تولید کلینکر و سیمان در سال 1387 به میزان 834739 تن کلینکر و 815624 تن سیمان با راندمان 107 درصد محقق شد. تولیدات این شرکت شامل سیمان پرتلند تیپ 1-325، تیپ 1-425، تیپ 2، تیپ 5 و سیمان پرتلند پوزولانی است.
2.2 نمونه برداری
در این پژوهش به منظور تهیه ی نمونه ی گرد و غبار و مطالعه غلظت فلزات سنگین در اطراف کارخانه سیمان قاین، نمونه برداری در سه محور در دامنه فاصله ای 700-200 متری، در جهت باد غالب پاییزی بوده است . در هر محور 6 نمونه گرد و غبار و در مجموع 18 نمونه گرد و غبار جمع آوری شد. پس از جمع آوری نمونه ها و انتقال به آزمایشگاه، غلظت کل فلزات سنگین کروم، نیکل و آلومینیم از طریق هضم شیمیایی با اسید نیتریک از طریق دستگاه جذب اتمی شعله ای اندازه گیری شد .[16]
.3 توصیف آماری داده ها
پس از انجام تجزیه های آزمایشگاهی، به منظور ت جزیه و تحلیل نتایج آن و به دست آوردن اطلاعات آماری از نرم افزار spss16 و اکسل استفاده شد.
.4 نتایج و بحث
برخی از خصوصیات آماری غلظت فلزات سنگین مورد مطالعه در نمونه های گرد و غبار در جدول (1) خلاصه شده است. نتایج ارائه شده در جدول (1) نشان می دهد که بالاترین میانگین غلظت فلز در گرد و غبار به ترتیب مربوط به فلزات آلومینیوم، کروم و نیکل است . همچنین مشاهده شد، در سه محور نمونه برداری، میانگین سه فلز آلومینیوم، کروم و نیکل در محور 3 بیشتر است. حداکثر غلظت آلومینیوم و نیکل در محور سوم و حداکثر غلظت کروم در م حور اول است در حالی که بیشترین میانگین کروم در محور سوم می باشد . حداقل غلظت آلومینیوم و نیکل در محور اول و حداقل غلظت کروم در محور سوم می باشد. نتایج نشان می دهد بیشترین تجمع فلزات در محور سوم می باشد . ایزیکلی و همکاران (2003) طی تحقیقی در ترکیه به این نتیج ه رسیدند که میانگین غلظت کروم در نمونه های خاک اطراف کارخانه سیمان از حد استاندا رد تعیین شده برای کروم کمتر بوده است.[8]
جدول :(1) توصیف آماری غلظت کل فلزات سنگین ( میلی گرم بر کیلو گرم ) در نمونه های گرد و غبار منطقه مورد مطالعه
در این مطالعه شاخص زمین انباشتگی (Igeo)، فاکتور آلودگی (Cf)، شاخص بار آلودگی ( PLI) جهت بررسی آلودگی فلزات سنگین در گرد و غبار اطراف کا رخانه سیمان استفاده شده است.
شاخص زمین انباشتگی
شاخص زمین انباشتگی (Geoaccumulation index) توسط مولر معرفی شده است .[15] مطابق معادله 1 محاسبه می شود:
معادله (1)
Igeo = log2 (Cn/1. 5Bn)
در این معادله، Cn غلظت فلز سمی مورد مطالعه در نمونه گرد و غبار، و Bn میزان غلظت ژئوشیمیایی زمینه فلز سمی می باشد . ثابت 1/5 برای حداقل اثر تغییرات بالقوه در مقادیر زمینه معرفی می شود که ممکن است به تغییرات سنگ شناسی رسوبات نسبت داده شود[11]
شاخصIgeo متشکل از هفت درجه ( (6-0 از غیر آلوده تا به شدت آلوده می باشد که به شرح زیر نشان داده شده است:
جدول :(2) طبقه بندی شاخص زمین انباشتگی
فاکتور آلودگی
فاکتور آلودگی (Cf) نشان دهنده سطح آلودگی می باشد و توسط هاکانسون معرفی شده است فاکتور آلودگی با توجه به معادله زیر محاسبه می شود:
معادله (2)
CF = [C] heavy metal / [C] background
در این معادله، [C] heavy metal غلظت فلز مورد نظر و [C] background غلظت فلز زمینه است . ارزش Cf برای
توصیف سطح آلودگی [6] به شرح زیر است:
جدول :(3) طبقه بندی مقادیر فاکتور آلودگی
