بخشی از مقاله
چکیده
توسعه ناموزون مناطق شهری و صنعتی به سمت اراضی کشاورزی خطر آلودگی فلزات سنگین در خاکهای کشاورزی را افزایش می دهد. در این تحقیق غلظت سرب قابل جذب گیاه در 196نمونه خاک سطحی با استفاده از روش DTPA-TEA اندازهگیری شد. میانگین غلظت سرب 2/7 میلیگرم بر کیلوگرم بوده است. از روش کریجینگ معمولی برای درون یابی توزیع سرب استفاده شد. نقشه توزیع مکانی نشان داد که عوامل موثر بر تجمع فلز سرب در حاشیه جاده و اتوبان بوده. بیشترین مقدار آلودگی به سرب قابل جذب 4/5 - 5/3 میلی گرم بر کیلوگرم در نزدیکی بزرگراه تهران- قم - خلیج فارس - مشاهده شده.
1. مقدمه
رشد جمعیت، توسعه شهرنشینی و تغییر در روش و نگرش زندگی مردم مشکلات عدیدهای را در شهرهای بزرگ ایجاد کرده است. امروزه شهرهای بزرگ با مشکلاتی چون آلودگی هوا، کمبود فضای سبز، افزایش خودروها، افزایش بی رویه جمعیت روبرو هستند. به علت گسترش روزافزون شهر تهران به سمت جنوب، بسیاری از اراضی کشاورزی در درون نواحی شهری و حاشیه بزرگراههای بسیار پرترافیک از جمله اتوبانهای آزادگان، تهران-قم و تهران- ساوه قرار گرفته است.
از آنجاییکه خاک خواسته یا ناخواسته، دریافتکننده اصلی هزاران نوع ضایعات و مواد شیمیایی مورد مصرف در جامعه امروزی میباشد. هرسال میلیونها تن فرآورده و ضایعات مختلف صنعتی، کشاورزی، خانگی به خاکهای سرتاسر جهان اضافه میشوند.درک چگونگی تاثیر ضایعات در این چرخه و سپس بهبود حیات گیاهان و جانوران ضروری است. عناصر سنگین بخش مهمی از آلایندهها را تشکیل میدهند.
کاربرد فلزات سنگین در صنعت، ضروری بودن تعدادی از آنها در برخی فعالیتهای زیستی و نیز اثر مستقیم آنها بر سلامت انسان، جنبههای مختلفی است که این عناصر را حائز اهمیت میسازد. پارهای از مشکلات که این عناصر ایجاد می نمایند ناشی ازتحرک کم و تجمع آنها در لایههای سطحی خاک است.
علیرغم تفاوتهایی که در رفتار عناصر سنگین از لحاظ تحرک و قابلیت جذب آنها در خاک وجود دارد، اغلب موارد میزان خروج آنها از طریق آبشویی و یا جذب به وسیله گیاهان نسبت به میزان ورود آنها به خاک کمتر است. این امر منجر به انباشتهشدن تدریجی عناصر در خاک می-شود. روند انباشت عناصر سنگین در خاک بسیار کند بوده و اثرات آن پس از دهها سال قابل تشخیص است.
از این رو دستیابی به تصویر کلی از پراکنش عناصر سنگین در حاشیهی شهرهای بزرگ که زیر کشت محصولات باغی و زراعی نیز قرار دارند این امکان را فراهم میکند که نواحی و خاکهایی که در آنها وضعیت هر یک از عناصر دچار مشکل است مکانیابی شده که این امر میتواند در مدیریت مناطق آلوده کمک شایانی نماید. یکی از مشکلات تعیین پراکنش عناصرسنگین و ارزیابی وضعیت آلودگی خاکها عدم امکان نمونه برداری از تمامی نقاط می باشد. بدین منظور استفاده از راهکارهای مناسب برای تعمیم نتایج نقاط اندازه گیری شده به سایر نقاط توصیه می گردد. روشهای مختلفی برای تخمین وجود داردکه در یک تقسیم بندی کلی میتوان آنها را به روشهای زمین آماری وروشهای کلاسیک تقسیم کرد.
زمین آمار شاخه ای از علم آمار است که در آن مختصات دادهها مربوط به جامعه تحت بررسی و به تبع آن ساختار فضایی دادههای مربوطه، مورد مطالعه قرار میگیرد. برتری این شاخه از آمار نسبت به شعبه کلاسیک آن فراشمولی آن است .اساس این شاخه از آمار برتعریف و توسعه روابط متغیر ناحیهای بنا گردیده است.
در بسیاری از روشهای متداول آمار کلاسیک مانند تجزیه و تحلیل واریانس، موقعیت جغرافیایی و مکانی نمونههای برداشتشده از محیط درنظر گرفته نشده، بنابراین جهت توصیف کمی الگوهای پراکنش بین متغیرهای محیطی، علاوه بر مقادیر تعیین شده خصوصیات مورد نظر میبایستی موقعیت جغرافیایی مشاهدات نیز بطور همزمان در نظر گرفته شود. زمین آمار به عنوان یکی از شاخههای آمار عملی امکان بررسی توام مقدار متغیر و آرایش مکانی و زمانی مشاهدات را در تحلیل دادهها فراهم مینماید.
زارع خوش اقبال و همکاران - 1390 - در مطالعه خود در تالاب انزلی برای درون یابی و بررسی تغییرات مکانی فلزات سنگین از روش کریجینگ معمولی استفاده کردند و نشان دادند بهترین مدل برازش شده برای مس، آرسنیک، سرب مدل نمایی و برای کادمیم، روی و نیکل مدل مدور میباشد.
دیانی و همکاران - 1388 - در تجزیه و تحلیل زمین آماری غلظت روی، سرب و کادمیوم از تخمینگر کریجینگ معمولی براساس تغییر نماهای همسان-گرد برای تخمین مقادیر هر یک از عناصر سنگین مورد مطالعه در نقاط نمونه برداری نشده استفاده کردند. رحمانی و همکاران - - 1379در مطالعه خود نشان دادند که میزان آلودگی به سرب در خاکهای کنار جاده،در فواصل نزدیک زیاد بوده و با فاصله از جاده به صورت نمایی کاهش مییابد و نیز با افزایش عمق غلظت سرب کاهش مییابد.
خدا کرمی و همکاران - 1390 - در تجزیه و تحلیل نقشه پهنهبندی فلزات سنگین در استان همدان نشان دادند که عناصر مس و روی منشا زمین شناسی و کشاورزی دارند و عنصر آرسنیک از مواد مادری منشاء میگیرد، ولی فعالیتهای کشاورزی به دلیل مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی میتواند باعث افزایش هر چه بیشتر این عناصر در خاک شود. در آن پژوهش نقشه پهنهبندی غلظت فلزات سنگین مس و روی با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل نمایی و فلز آرسنیک با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل کروی تهیه شد.
اسکویی و همکاران - - 1386 در مطالعه تغییرات مکانی شوری خاک به منظور برآورد شوری خاک در نقاط نمونه برداری نشده از روش کریجینگ ، کوکریجینگ و میانگین متحرک وزن دار در محیط GIS بهره گرفتند و گزارش کردند که روش کریجینگ با ضریب همبستگی %98 و واریوگرام مدل گوسی از دقت بالایی برای برآورد مقادیر شوری در نقاط فاقد اطلاعات برخوردار است.
.2 مواد وروشها
این مطالعه در 20000 هکتار از اراضی کشاورزی جنوب تهران در حد فاصل بزرگراههای آزادگان، تهران- ساوه و تهران - قم انجام گرفت. به منظور پهنه بندی مناسب و تهیه نقشه پراکنش عنصرآهن از روش شبکه بندی منظم با فواصل 1000 در 1000 متر تعداد 196نمونه خاک از تقاطع بین خطوط و عمق 0-30 سانتی متری برداشته شد. به منظور افزایش دقت نمونه برداری، نمونهها در 4 جهت متفاوت از نقطه اصلی و با فاصله حدود 20 متر از مرکز نقطه به صورت مرکب برداشت شدند.
پس از عملیات نمونه برداری، نمونههای خاک به آزمایشگاه منتقل و هوا خشک شدند و پس از کوبیدن از الک 2میلی متری عبور داده شده اندازهگیری عنصر Pb ، به صورت ، فرم قابل جذب - روش لیندسی - 1979 استخراج و غلظت آن باکمک دستگاه جذب اتمی مدل Analytikjena,Aspectcs 1.5.1 اندازه گیری شد. شکل - 1 - موقعیت مکانی منطقه مورد مطالعه را نشان میدهد.
شکل-1 منطقه مورد مطالعه
از ابزار واریوگرام - تغییرنما - جهت تجزیه وتحلیل همبستگی مکانی عنصر سرب قابل جذب استفاده گردید. تغییرنماها، توابعی هستند که تغییرات متغیرهای ناحیهای را کمی میکنند و مؤلفه بسیار مفیدی برای نشان دادن اختلاف بین نمونهها در یک جهت یا در جهات مختلف میباشد
N زوج مشاهدات، Zi - xj - و Zi - xj+h - مقدار متغیر در دو نقطه که به فاصله h از هم قرار دارند و i - h - عنصر سرب در نقاط نمونهبرداری نشده برای مدل کروی، با استفاده از روش درونیابی کریجینگ انجام شد
در این تحقیق برای بررسی نرمال بودن دادهها از نرم افزار SPSS و به منظور محاسبه تغییرنما ، وبرازش مدلهای نظری و میانیابی به روش کریجینگ معمولی از نرم افزار Variowin استفاده گردید. پهنه بندی عنصر سرب نیز با کمک نرم افزارARC GIS 9.3 انجام گرفت.
.3 نتایج و بحث
نتایج حاصل ازخلاصه آماری دادههای سرب در جدول - - 1 آورده شده است و منحنی فراوانی دادهها شکل - - 2 بیانگر توزیع دادها با چولگی زیاد در جهت مثبت میباشد. از آنجایی که زیاد بودن انحراف از توزیع نرمال در تجزیه و تحلیلهای آماری به ویژه محاسبه واریوگرام تاثیر نامطلوب دارد، لذا لگاریتم دادههای سرب گرفته شد که خلاصه آماری این دادهها در جدول - - 1 نشان داده شده است.
جدول -1 خلاصه آماری دادههای عنصر سرب - mg/kg - ، قبل و بعد از تبدیل لگاریتمی
