بخشی از مقاله
چکیده
در سالهای اخیر تجمع عناصر سنگین در خاک بسیاری از نقاط جهان به یک مشکل محیط زیستی مهم تبدیل شده است. از آنجایی که در ارتباط با وضعیت پراکنش عناصر سنگین در خاکهای استان اردبیل اطلاعاتی وجود ندارد، این مطالعه با هدف بررسی تغییرات مکانی فلز سنگین کادمیوم در برخی از خاکهای سطحی شهر اردبیل و وجود یا عدم وجود آلودگی در این منطقه صورت گرفت. میانگین غلظت کادمیوم قابل جذب 0/05 میلی گرم بر کیلوگرم به دست آمد که پایین تر از حد بحرانی بود. با استفاده از روش فاصله معکوس - IDW - اقدام به میانیابی و تهیهی نقشهی پراکنش کادمیوم گردید. با بررسی این نقشه مشاهده شد که پهنهای با مساحت بسیار کم کادمیوم در قسمت شمال و شمالشرق منطقهی مطالعاتی، به دلیل مصرف کودهای فسفاته وجود دارد، ولی در تمامی منطقه غلظت کادمیوم زیر حد بحرانی، و منطقه عاری از آلودگی با این فلز سنگین بود.
کلمات کلیدی: آلودگی خاک، فلزات سنگین، پهنهبندی، درونیابی، اردبیل.
-1 مقدمه
افزایش فعالیتهای صنعتی و کشاورزی توأم با تولید آلایندهها از جمله فلزات سنگین یکی از مشکلات جدی و در حال گسترش پیشروی انسان عصر حاضر است. با یک بار اضافه شدن فلزات سنگین به خاک، این فلزات برای دورهی زمانی بسیار طولانی و به مدت چندین هزار سال در خاک باقی میمانند - بروکز و همکاران، - 1986 و افزایش غلظت فلزات در خاک سطحی باعث افزایش خطر برای سلامتی از طریق ورود این فلزات به زنجیرههای غذایی و گیاهان میشود - سان و همکاران، 2010 و یانگ فن و همکاران، . - 2008 به دلیل حلالیت و پویایی بالای این فلز نگرانیهای قابل توجهی در مورد آلودگی با این عنصر وجود دارد - متکان و همکاران، . - 1387 غلظت معمول کادمیوم بین 2 تا 200 و غلظت بحرانی آن 3 تا 8 میلیگرم بر کیلوگرم می-باشد - دیانی و همکاران، . - 1388 یکی از مشکلات اصلی در ارزیابی وضعیت آلودگی یک منطقه، پویا و متغیر بودن میزان آلودگی و عدم امکان نمونهبرداری در تمامی نقاط میباشد، بدین منظور استفاده از راهکار مناسب جهت تعمیم نتایج حاصل از نقاط اندازهگیری شده به سایر نقاط توصیه میگردد
- عبداللهی و همکاران، - 1391، لذا از زمین-آمار جهت بررسی تغییرپذیری متغیرها و میانیابی استفاده میشود - تائو، 1995 و گوارت، . - 1999 شهبازی و همکاران - 1390 - ، مطالعاتی در مورد توزیع مکانی فلزات سنگین کادمیوم، مس و سرب در خاک شهرستان نهاوند انجام دادند در این تحقیق میانگین غلظت مس و سرب بالاتر از میانگین غلظت جهانی، ولی میانگین غلطت کادمیوم زیر میانگین غلظت جهانی گزارش شد آنها جهت تهیهی نقشهی پراکنش کادمیوم از روش کریجینگ گسسته و مدل نمایی، برای مس از روش کریجینگ معمولی و مدل نمایی و سرب از روش کریجینگ گسسته و مدل کروی استفاده کردند. شی و همکاران 2009 - - ، نیز تغییرات مکانی فلزات کروم، آرسنیک، مس، سرب، کادمیوم و جیوه را در چانگزینگ چین بررسی کردند و گزارش کردند که بهترین مدل برازش شده به آرسنیک، مس، سرب و جیوه، مدل کروی، برای کروم، مدل نمایی و برای کادمیوم، مدل خطی بود همچنین از روش کریجینگ معمولی و کریجینگ لاگ نرمال جهت تهیهی نقشهی پراکنش فلزات استفاده کردند. از آنجایی که در استان اردبیل اطلاعاتی راجع به پراکنش فلزات سنگین وجود ندارد و این استان از لحاظ فعالیتهای کشاورزی، حایز اهمیت میباشد لذا مطالعهی حاضر به منظور بررسی پراکنش مکانی کادمیوم در خاکهای سطحی بخشی از استان اردبیل انجام شد.
-2 مواد و روشها
الف - منطقهی مطالعاتی: منطقهی کاری بخشی از دشت اردبیل بوده و در جنوب شرقی شهر اردبیل واقع شده است. محدودهی ارتفاعی منطقه 1300 تا 1400 متر بوده و دارای مساحت 4200 هکتار و به شکل ذوزنقه میباشد. طول شرقی منطقه تا و عرض شمالی منطقه نیز تا میباشد.
ب - نمونهبرداری و آنالیز: نمونهبرداری براساس شبکهبندی منظم با فواصل 1000 متر و به عمق 0-20 سانتیمتر صورت گرفت. غلظت کادمیوم قابل جذب در 55 نمونه جمع آوری شده به روش لیندسی و نورول با استفاده از عصارهگیر DTPA به وسیله دستگاه جذب اتمی مدلPerkin Elmer 2380 تعیین شد - احیایی و بهبهانی، . - 1372 شکل 1 الگوی نمونهبرداری در منطقهی مطالعاتی را نشان میدهد.
ج - تجزیه و تحلیل زمینآماری: مرسومترین روش برای بررسی پیوستگی مکانی دادهها، ترسیم واریوگرام با معادله زیر میباشد - محمدی، : - 1385 که در این معادله: N - h - ؛ تعداد زوج نقاطی است که به فاصله - h - از هم قرار دارند، Z - xi - ؛ مقدار مشاهدههای متغیر x در موقعیت i ، Z - xi+h - ؛ مقدار مشاهدههای متغیر x در فاصله h از xi و Y - h - ؛ مقدار نیم تغییرنما برای جفت نقاطی است که به فاصلهی h از هم قرار دارند. در مطالعهی حاضر بهترین مدل ریاضی برازش شده به واریوگرام کادمیوم مدل نمایی1 بود.
د - میانیابی و پهنهبندی: در این تحقیق از روش فاصلهی معکوس 2 با معادلهی زیر اقدام به میانیابی و پهنهبندی کادمیوم در منطقه گردید: که در این معادله: ؛ مقدار متغیر مکانی برآورد شده و ؛ مقدار متغیر مکانی مشاهده شده در نقطه و ؛ وزنی است که به نمونه نسبت داده میشود و بیانگر اهمیت نقطهی iام در برآورد است.
روش محاسبه در فاصله ی معکوس به صورت زیر است :
در این معادله : وزن نقطهی نمونهاُم،:Di i فاصلهی بین نقطهی نمونهاُمi و نقطهی مجهول، : شعاع همسایگی و :a توان وزندهی میباشد. نکتهای که در این روش وجود دارد این است که به نقاط دارای فاصله- ی یکسان از نقطهی مورد تخمین وزن یکسان داده میشود و موقعیت æ آرایش آنها در نظر گرفته نمیشود - محمدی، . - 1385 نرم افزارهای مورد استفاده در این پژوهش SPSS16، GS+9 و Surfer8 میباشد.
-3 نتایج بحث:
میانگین غلظت کادمیوم قابل جذب در منطقه مطالعاتی 0/05 میلیگرم بر کیلوگرم به دست آمد که در مقایسه با مقادیر بحرانی ذکر شده مشاهده گردید، غلظت کادمیوم بسیار پایینتر از حد بحرانی در خاک بوده و منطقه عاری از آلودگی به فلز سنگین کادمیوم میباشد.
با انجام آزمون کولموگروف - اسمیرنوف3 مشخص شد که دادهها توزیع نمونهبرداری و دقت خوب تجزیههای آزمایشگاهی میباشد - دیانی و نرمال داشتند. با ترسیم واریوگرام کادمیوم در جهات مختلف، همکاران، - 1388، و از آنجایی که دامنهی تأثیر 21/1 - کیلومتر - ناهمسانگردی هندسی4 مشاهده شد، لذا از مدل ناهمسانگرد در بزرگتر از فاصلهی نمونهبرداری 1 - کیلومتر - است میتوان اظهار کرد تخمین کادمیوم استفاده گردید. پس از ترسیم واریوگرام و با در نظر که فاصلهی نمونهبرداری توانسته تغییرات مکانی کادمیوم را به خوبی گرفتن ضریب تبیین - R2 - بالا و مجموع مربعات باقی مانده - RSS - نشان دهد - عبدللهی و همکاران، . - 1391 کم، بهترین مدل ریاضی که در این تحقیق مدل نمایی بود به واریوگرام کادمیوم برازش شد. جدول 1 پارامترهای واریوگرام و شکل 2 نیز
واریوگرام تجربی و مدل تئوریک برازش شده به کادمیوم را نشان می- دهد.
کادمیوم
در نهایت با روش فاصلهی معکوس نقشهی پراکنش کادمیوم در منطقهی مطالعاتی به صورت سه بعدی تهیه گردید، شکل 3 نقشهی پراکنش کادمیوم را در منطقه مطالعاتی نشان میدهد. اثر قطعهای نسبی - - شدت و درجهی وابستگی مکانی متغیر ناحیهای را نشان میدهد که در اینجا 41 درصد به دست آمد - بین 25 و 75 درصد - ، در نتیجه متغیر کلاس وابستگی مکانی متوسط از خود نشان داده و این مبین مناسب بودن الگوی نمونه برداری، فواصل
