بخشی از مقاله
چکیده:
پرتوزاهای محیطی و به ویژه سزیم 137، جایگاه ویژهای در پژوهشهای خاک دارند. روندیابی الگوهای مکانی و زمانی بازتوزیع خاک و منشایابی رسوبات ریزدانه، از جمله کاربردهای مهم سزیم 137 در زمینه فرسایش خاک است. باتوجه به اهمیت توسعه پایدار کشاورزی که بر حفظ کیفیت خاک از طریق مدیریت ماده آلی تاکید دارد، میتوان از تکنیک سزیم 137 به منظور مطالعه چگونگی بازتوزیع کربن آلی خاک استفاده نمود.
هدف این مطالعه، بررسی تاثیر مقدار کربن آلی و نوع بافت خاک بر میزان نگهداشت سزیم 137 در خاک و نیز مطالعه تاثیر نوع پوشش گیاهی بر مقدار آن است. بنابراین، 50 نمونه از خاکهای سطحی و زیرسطحی جمعآوری شده و آنالیزهای آزمایشگاهی مربوطه انجام گردید.
بررسیها نشان دادند که همبستگی معنیداری بین فعالیت سزیم 137 و مقدار کربن آلی، درصد رس و نیتروژن خاک وجود دارد. همچنین مقدار فعالیت سزیم 137 در خاک سطحی جنگل بهBطور معنیداری بیشتر از خاک زیرسطحی بود. این نتایج نشاندهنده جذب شدید سزیم در خاک سطحی توسط ذرات کلوئیدی خاک مانند رس و کربن آلی و انتقال آهسته آن به اعماق پایینتر است.
مقدمه
سزیم 137 عنصر پرتوزایی با نیمه عمر 30/17 سال است که در اثر آزمایش سلاحهای اتمی و نیز انفجار هستهای، در طول دهه 1950 تا اوایل دهه 1970 وارد اتمسفر شد. سزیم در اثر ریزشهای جوی، به سطح خاک رسیده و به شدت و سرعت جذب اجزای کلوئیدی خاک مانند کانیهای رسی و ماده آلی خاک سطحی میشود .[1] انتقال شیمیایی و بیولوژیکی این عنصر، محدود بوده و فرض میشود که عامل عمده انتقال سزیم در خاک، فرآیندهای فیزیکی جابجا کننده اجزای خاک مانند فرسایش و عملیات خاکورزی است
خاک و پوشش گیاهی، مخزن بسیار مهمی در چرخه سزیم 137 محسوب میشوند. جنگلها، محیطهای پیچیدهای هستند که ظرفیت دریافت و نگهداری بالای پرتوزاها را برای مدت طولانی دارند. این ظرفیت نگهداری بستگی به ویژگیهای خاک و نوع پوشش گیاهی دارد. اراضی جنگلی، انتقال پرتوزاها را از منطقه محدود میکنند و نقش مهمی در کاهش ورود این آلایندهها به آبهای زیرزمینی و چرخه غذایی دارند. راندمان تثبیت پرتوزاها در خاک بستگی به نوع گونهها، تراکم توده جنگلی، سن جنگل و نیز شرایط اقلیمی منطقه دارد
محققان بیان کردند که 80 درصد سزیم ناشی از انفجار چرنوبیل در 15 سانتیمتر فوقانی خاک تجمع نموده است. در خاکهای دست نخورده، سزیم در لایههای کف جنگل توزیع شده و انتقال آن به افقهای معدنی زیرین، تابع معدنی شدن هوموس خاک است .[4] انتقال سزیم در افقهای معدنی بسیار کند بوده و به شدت به نوع خاک، به ویژه نوع بافت خاک [5] و مقدار ماده آلی خاک [6] بستگی دارد.
در مطالعات بسیاری، از سزیم137 به منظور منشایابی رسوبات ریزدانه در حوضههای فرسایشپذیر استفاده شده است. صحّت نتایج به دست آمده در پژوهشهایی که بر استفاده انحصاری از پرتوزای سزیم 137 تاکید دارند، منوط به قدرت تفکیک منابع مختلف رسوب با استفاده از این ردیاب است. زیرا در بعضی از مناطق، کم بودن فعالیت سزیم 137 و یا کوچک بودن حوضه مورد مطالعه، باعث توزیع یکنواخت این ردیاب در سطح حوضه شده که این امر مانع از تمایز قابل قبول منابع رسوب از یکدیگر میگردد. بنابراین لازم است که در چنین مطالعاتی این موضوع در نظر گرفته شده و علاوه بر سزیم، از ترکیبی از سایر ردیابها نیز استفاده شود
این پژوهش، با هدف مطالعه تاثیر مقدار ماده آلی و نوع بافت خاک بر میزان نگهداشت سزیم 137 در خاک و نیز بررسی تاثیر نوع پوشش گیاهی بر مقدار آن، انجام شد.
مواد و روشها
خاکهای مورد مطالعه در این پژوهش، از یکی از زیرحوضههای رودخانه ناورود واقع در شهرستان تالش استان گیلان جمع-آوری شدند. این منطقه به وسعت 4/5 کیلومتر مربع و در موقعیت جغرافیایی 48° 36' 15" تا 48° 38' 20" طول شرقی و 35" 37° 38' تا 37° 37' 12" عرض شمالی قرار دارد. حوضه مورد مطالعه، از نظر زمینشناسی دارای سازندهای کنگلومرایی و حساس به فرسایش بوده و دارای پوشش جنگلی و مرتعی است. بارش در این منطقه کوهستانی که دارای اقلیم سرد و مرطوب است، به صورت برف و باران رخ میدهد. رژیم بارندگی منطقه، پاییزه بوده و میانگین رندگیبا سالانه حوضه تقریباً 633 میلیمتر است.
نمونههای خاک از پنج کاربری شامل خاک سطحی جنگل، مرتع با پوشش کامل، مرتع تخریب شده، خاک زیرسطحی و رسوبات نهشته سده در خروجی حوضه برداشت شد. از هر یک از کاربریهای مطرح شده 10 نمونه و در مجموع 50 نمونه جمعآوری شده و پس از انتقال به آزمایشگاه و هواخشک شدن، آنالیزهای فیزیکی و شیمیایی انجام شد. سزیم 137 به روش گامااسپکترومتری [10]، کربن آلی بهروش والکی- بلک و نیتروژن بهروش کلدال تعیین شدند .[11] همچنین توزیع اندازه ذرات خاک به روش هیدرومتری و با قرائت 24 ساعته انجام شد
دادههای آزمایشگاهی ابتدا از نظر نوع توزیع آماری با آزمونهای Shapiro-Wilk و Anderson-Darling مورد بررسی قرار گرفته و سپس همبستگی بین مقدار سزیم 137 و ماده آلی و نیز اجزای بافت خاک مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین برای مقایسه تاثیر نوع پوشش گیاهی و عمق خاک بر نگهداشت سزیم در خاک، پس از انجام تجزیه واریانس یک طرفه، از آزمون توکی به منظور مقایسه میانگین سه کاربری خاک سطحی جنگل، مرتع و خاک زیرسطحی استفاده شد. کلیه تحلیلهای آماری در نرمافزار SPSS20 انجام شد.
نتایج و بحث
خلاصهای از توصیف آماری متغیرهای مورد آزمایش در جدول 1 ارائه شده است. در ابتدا توزیع آماری متغیرها با استفاده از آزمونهای Shapiro-Wilk و Anderson-Darling بررسی شد. نتایج این آزمونها نشان دادند که توزیع متغیرها از توزیع نرمال تبعیت نمیکند. بنابراین به منظور افزایش کارایی و صحت کاربرد آزمون های آماری، متغیرها با استفاده از تبدیل باکس کاکس، نرمال شدند. در این تبدیل توانی، یک متغیر تصادفی غیرنرمال به توان خاصی رسانده میشود تا تقریب مناسبی از توزیع آماری نرمال بهدست بیاید.
پس از حصول اطمینان از نرمال شدن متغیرها، همبستگی بین سزیم 137 و سایر متغیرها، مورد آزمون قرار گرفت. نتایج نشان داد که همبستگی مثبت و معنیداری بین مقدار سزیم 137 و کربن آلی - 0/63 - ، ازت - 0/54 - و درصد رس - 0/46 - وجود دارد. همچنین همبستگی منفی معنیداری بین سزیم 137 و درصد شن خاک - -0/34 - بهدست آمد.
در پژوهشی نیز که در سه مزرعه در آمریکا انجام شد، محققان دریافتند که بین سزیم 137 و کربن آلی خاک همبستگی مثبت و معنیداری 0/68 - ، 0/55 و - 0/21 وجود دارد .[13] با افزایش کربن آلی خاک، فعالیت سزیم 137 نیز افزایش مییابد که این امر دلالت بر جابجا شدن سزیم و کربن آلی خاک از مسیرهای فیزیکی مشابه دارد. اثبات شده است که سزیم 137 به شدت جذب اجزای ریز خاک شده و در اثر حرکت این ذرات، در خاک جابجا میشود.
